2.2.1 化学平衡状态、常数 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学平衡状态与平衡常数，通过合成氨反应回顾平衡建立过程，衔接反应速率知识，系统梳理平衡特征、判断依据，构建“概念-判断-常数”的学习支架，帮助学生形成完整知识脉络。 其亮点在于以实验数据表格引导学生归纳平衡常数规律，结合“三段式”计算和多维度随堂演练，培养科学思维中的证据推理与模型建构能力。通过可逆反应实例分析，提升学生定量解决化学问题的能力，为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

第1课时 化学平衡状态、常数 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 知识回顾 c(H2) c(NH3) v正 v逆 v /mol·L-1·min-1 v正 = v逆 ≠ 0 各物质的浓度不再变化 化学平衡 化学平衡 1、平衡的建立 以合成氨反应为例：N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 c(N2) 在一定条件下，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。 知识回顾 2、平衡的特征 ①逆：研究的对象是可逆反应。 ②等：v正 = v逆 ≠ 0 ③动：一种动态平衡。达到平衡时，反应并没有停止。 ④定：各组分的浓度/物质的量/百分含量不变。 ⑤变：外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡。 知识回顾 3、平衡的判断 ①v正 = v逆 “正逆相等” a.同一种物质的生成速率等于消耗速率； b.在化学方程式同一侧的不同物质的生成速率和消耗速率之比等于化学计量数之比； c.在化学方程式两侧的不同物质的生成（或消耗）速率之比等于化学计量数之比。 ②各组分的浓度保持不变 “浓度不变” 各组分的浓度c、质量m、物质的量n、百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数)不随时间的改变而改变。 ③“变量不变” 常见：气体总物质的量、压强、体积、气体密度、平均摩尔质量、颜色、温度 对应公式判断是否变量：PV = n气RT、ρ气 = 、M= 等 随堂演练 1、一定条件下发生可逆反应N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)，下列能表示反应达到化学平衡状态的是： （1）单位时间内，消耗3mol H2，同时消耗2mol NH3 （2）单位时间内，生成1mol N2，同时生成3mol H2 （3）1mol N≡N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （4）一个 N≡N 键断裂的同时有三个H-H键形成 （5）v正(N2) = 3v逆(H2) （6）2v正(H2) = 3v逆(NH3) (1)(4)(6) 随堂演练 2、一定条件下发生可逆反应N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)，下列能表示反应达到化学平衡状态的是： （1）容器内颜色不再改变 （2）气体的总物质的量不再改变 （3）恒温恒容条件下，容器内压强不再改变 （4）恒容条件下，容器内气体密度不再改变 （5）恒容或恒压条件，容器内平均相对分子质量不再改变 （6）恒压条件下，容器内气体总质量不再改变 （7）恒温恒压条件下，容器总体积不再改变 （8）绝热容器中，容器内温度不再改变 (2)(3)(5)(7)(8) 化学平衡常数 在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？ 序号 起始时的浓度(×10-2mol/L) 平衡时的浓度(×10-2mol/L) 平衡时 c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 1 1 1 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 2 1 3 0 0 0.25 2.25 0.75 0.75 3 0.25 3 0.75 0.75 0.21 2.96 0.79 0.79 1.0 1.0 1.0 800℃，容积不变的密闭容器中发生反应CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)， 各物质的浓度如下表所示： 【思考】结合表中数据填空，说说有何规律？适用于其他可逆反应吗？ 定值？ 不是 定值？ 化学 计量数 序号 起始时的浓度(×10-3mol/L) 平衡时的浓度(×10-3mol/L) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 3806 2882 3335 457.6℃，容积不变的密闭容器中发生反应H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)，各物质的浓度如下表所示： 4106 4870 1653 化学平衡常数 序号 起始时的浓度(×10-3mol/L) 平衡时的浓度(×10-3mol/L) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 3806 2882 3335 4106 4870 1653 平衡时 48.37 48.62 49.54 48.49 48.70 48.50 规律：以化学计量数为指数，平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值近似是一个常数。（扣除实验误差后是一个定值） 化学平衡常数 H2(g) + I2(g) ⇌ HI(g) + HI(g) CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 当该反应在一定温度下达到平衡时， = K，是常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。 注：固体和纯液体一般不列入浓度商和平衡常数。 1、化学平衡常数和浓度商的概念、表达式 化学平衡常数 判断反应进行程度。通常，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之。 一般来说，当K > 105时，该反应就进行得基本完全了。K < 10-5认为正反应很难进行（逆反应较完全）；10-5 ≤K ≤ 105认为是可逆反应。 注：平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢， 即K值大，速率不一定大。 2、化学平衡常数K的意义 反应处于化学平衡状态，v正 = v逆； 反应向正反应方向进行，v正 > v逆； 反应向逆反应方向进行，v正 < v逆。 3、Q、K判断可逆反应是否平衡及反应方向 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) （1）Q = K： （2）Q < K： （3）Q > K： 化学平衡常数 随堂演练 3、写出下列反应的化学平衡常数： 随堂演练 4、在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是①H2 + F2 ⇌ 2HF　 K = 1047； ②H2 + Cl2 ⇌ 2HCl　K = 1017； ③H2 + Br2 ⇌ 2HBr　K = 109； ④H2 + I2 ⇌ 2HI　 K = 1。 比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( ) A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．无法确定 A 写出下列平衡常数表达式，并思考K2、K3与K1有何关系？ ① N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ② 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) ③ 2N2(g) + 6H2(g) ⇌ 4NH3(g) 4、化学平衡常数K与化学方程式关系 K2 = ，即正反应的平衡常数为K，则逆反应的平衡常数为1/K K3 = K12，即方程式系数变为原来的2倍，则平衡常数变为K2 化学平衡常数 写出下列平衡常数表达式，并思考K3与K1、K2有何关系？ ①2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) ②2NO2(g) ⇌ N2O4(g) ③2NO(g) + O2(g) ⇌ N2O4(g) ①C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g) ②CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) ③C(s) + CO2(g) ⇌ 2CO(g) 4、化学平衡常数K与化学方程式关系 ③ = ① + ② K3 = K1·K2 ③ = ① - ② K3 = 化学方程式如果相加(或减)，则平衡常数为两方程式平衡常数的乘积(或商)。 化学平衡常数 随堂演练 5、已知方程式A(g) ⇌ C(g) K1和B(g) ⇌ D(g) K2 ，用K1、K2表示下列反应的平衡常数。 （1）C(g) ⇌ A(g) K3 = __________ （2）2B(g) ⇌ 2D(g) K4 = __________ （3）A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) K5 = __________ （4）2A(g) + D(g) ⇌ B(g) + 2C(g) K6 = __________ 1/K1 K22 K1·K2 K12/K2 5、影响化学平衡常数的因素 （1）内因(主要因素)：不同的化学反应、不同的方程式书写，其化学平衡常数不同。 （2）外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响(所以平衡常数必须要指明温度)，与压强、起始浓度、起始方向均无关。 化学平衡常数 升高温度，吸热反应的平衡常数增大，放热反应的平衡常数减小；反之。 随堂演练 6、对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g) ⇌B(g) + C(g) K1 ΔH1 反应② B(g) + C(g) ⇌D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g) ⇌D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是( ) A．K3 = K1 + K2 B．ΔH3 = ΔH1 + ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 B 6、化学平衡常数的计算——“三段式” ①写出有关反应的化学方程式。 ②标出各物质的起始量、变化量、平衡量（可用n，也可用c）。 ③根据已知条件列式计算。 化学平衡常数 【P34例题1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10mol的气态混合物充入容积为10L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2) = 0.0080mol/L. (1)计算该反应的平衡常数和转化率。 H2(g) + I2(g) ⇌2HI(g) c始/(mol·L-1) 0.010 0.010 0 c转/(mol·L-1) c平/(mol·L-1) 0.0080 0.0020 0.0020 0.0040 0.0080 0.0040 6、化学平衡常数的计算——“三段式” (2)在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.20mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。 化学平衡常数 H2(g) + I2(g) ⇌2HI(g) c始/(mol·L-1) 0.020 0.020 0 c转/(mol·L-1) c平/(mol·L-1) x x 2x 0.020-x 0.020-x 2x 解：设H2的变化浓度为x mol/L，则 K只随温度发生变化，因此： 解得x = 0.0040 平衡时：c(H2) = c(I2) = 0.016mol·L-1， c(HI) = 0.0080mol·L-1 6、化学平衡常数的计算——“三段式” (3)在上述温度下，若起始时向该容器中通入0.10mol H2和0.20mol I2(g)，试计算H2、I2的转化率，通过与(1)的转化率比较，你能得出什么结论？ 化学平衡常数 H2(g) + I2(g) ⇌2HI(g) c始/(mol·L-1) 0.010 0.020 0 c转/(mol·L-1) c平/(mol·L-1) x x 2x 0.010-x 0.020-x 2x 同样设H2的变化浓度为x mol/L，则 K只随温度发生变化，因此： 解得x ≈ 0.0028 增加反应物之一的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而自身的转化率降低。 随堂演练 7、反应SO2(g) + NO2(g) ⇌SO3(g) + NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，则在该温度下： (1)此反应的平衡常数为 __________ (2)在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol/L，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol/L，达到化学平衡状态时，计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c平(SO2) = 　　　mol/L，c平(SO3) = 　　　mol/L。  ②SO2转化率为　　　，NO2转化率为　　　。 1 1.8 1.2 40% 60% 随堂演练 8、某恒定温度下，在一个2 L的密闭容器中充入气体A、气体B，其浓度分别为2 mol/L、1 mol/L，且发生如下反应：3A(g) + 2B(g) ⇌4C(?) + 2D(?)。反应一段时间后达到平衡状态，测得生成1.6 mol C，且反应前后气体的压强比为5∶4，回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式为_______________。 (2)B的转化率为________。 (3)增加C的量，A、B的转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。 40% 不变 有气体参与的反应，也可以用平衡分压(总压P乘以各物质的物质的量分数)表示平衡常数(压强平衡常数)。 一定温度下，气相反应：mA(g) + nB(g) ⇌ eC(g) + fD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，表达式为： Kp = pm(A) = p·x(A) Kp = 拓展：压强平衡常数 $