2.2 化学平衡 第1课时 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及平衡常数核心知识，通过“反应限度特征”“是否停止反应”等问题导入，以合成氨反应为例分析平衡建立过程，逐步过渡到平衡状态定义、特征及判断标志，构建知识递进支架。 其亮点是以具体反应实例（如NO₂分解、SO₂与NO₂反应）为载体，通过问题链引导科学思维，结合三段式计算模型培养证据推理能力。注重平衡判断标志的实例辨析（如颜色、压强等变量不变），帮助学生形成逻辑判断能力，对学生提升问题解决能力，对教师提供系统教学资源与实例支撑。

2.2.1 化学平衡 任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。 达到限度时，反应就停止了吗？ 当出现何种特征时，反应就达到了限度？ 化学平衡状态 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 1. 化学平衡的建立过程 以反应： 为例 (1)在恒容容器中充入一定量的N2和H2 时间 浓度—时间图 H2 N2 NH3 浓度 时间 速率 速率—时间图 c反、c生不再变化 v正 = v逆 ≠ 0 反应开始进行时： c反减小，c生增大， v正 减小，v逆 增大 c反最大，c生 = 0，此时v正 > v逆 随着反应的进行： 一定时间后： t0 υ正 υ逆 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 t0 化学平衡状态 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 1. 化学平衡的建立过程 以反应： 为例 (2)在恒容容器中充入一定量的NH3 时间 速率 速率—时间图 时间 浓度—时间图 浓度 c反、c生不再变化 v正 = v逆 ≠ 0 反应开始进行时： c生减小，c反增大 v逆 减小，v正 增大 c生最大， c反= 0，此时v正 < v逆 随着反应的进行： 一定时间后： NH3 H2 N2 t0 υ逆 υ正 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 t0 化学平衡状态 2. 化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应体系中，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”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 【注意】达到化学平衡时反应达到该条件下物质转化的最大“限度”， 即反应物的转化率最大。 化学平衡状态 2. 化学平衡状态的特征 逆 化学平衡状态研究的对象是可逆反应 （前提） 动 等 v正 = v逆 ≠ 0 （实质） 动态平衡 定 各组分浓度/物质的量/百分含量不变 【注意】不能理解为相等或成一定比例 （标志） 变 同一可逆反应，改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度 外界条件改变时，原平衡将被打破，并在新的条件下建立新的平衡 化学平衡状态 3. 化学平衡状态的判断 (1)直接标志： 正反应速率和逆反应速率相等 ①同种物质—— 速率相等 同一物质的生成速率等于消耗速率 ②不同物质—— 一正一逆成比例 v正(A) = v逆(A) v正(A) : v逆(B) = m : n（化学计量数之比） 化学平衡状态 3. 化学平衡状态的判断 (2)间接标志： 变量不变 ①各组分的质量、物质的量、物质的量浓度（或颜色）、质量分数、 转化率、绝热容器温度、压强等不再变化（一定可以判断） ②混合气体的总压强、总体积、总物质的量、物质的量分数、混合气体的密度、平均摩尔质量（具体情况具体分析） ρ ＝ m气 V M气 ＝ m气 n总 当反应物只有固体时，百分含量，体积分数，混合气体的平均摩尔质量不变，所以不能判断平衡 课堂练习   A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.③④⑤⑥   A [例1] 研究NO2、SO2等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。将NO2与SO2以体积比1∶2置于某恒温恒容容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)⥫⥬ SO3(g)＋NO(g)。下列能说明该反应达到化学平衡状态的是 (　　　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体的颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每生成1 mol SO3消耗1 mol NO2 B 练习册38页 1．氨基甲酸铵(NH2COONH4)是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下，向恒容密闭容器中加入a mol NH2COONH4(s)，反应NH2COONH4(s)⥫⥬ CO(NH2)2(s)＋H2O(g)达到平衡。下列叙述不能表明反应达到化学平衡状态的是 (　　　　) A．单位时间内消耗1 mol NH2COONH4同时消耗1 mol CO(NH2)2 B．气体的平均相对分子质量不再改变 C．气体的密度不再改变 D．容器内的压强不再改变 B 2．一定温度下，在容积不变的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2S(g)⥫⥬ COS(g)＋H2(g)。下列能说明该反应达到平衡状态的是 (　　　　) A．气体的压强不再变化 B．COS的体积分数不再变化 C．混合物的密度不再变化 D．H2S和H2的物质的量相等 B 练习册40 （2）化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的投料方式和浓度大小无关。 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，即该反应的化学平衡常数K 1.定义 2.表达式 对于反应: aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 3.注意事项 浓度商 Q 平衡时 Q= 任务一 化学平衡常数 （1）浓度商中的浓度为任意时刻的浓度；平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。 化学平衡常数 3. 平衡常数的书写要点 (1) 表达式中的各物质的浓度必须为平衡浓度 (2) 固体或纯液体的浓度视为常数，在表达式中不出现 (3) 当水的状态为气态时，则需写入平衡常数表达式中 A 练习册40 问题：写出下列各反应平衡常数的表达式，思考平衡常数与方程式的关系。 K 1 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c 2 3 2 3 2 = K 2 ) NH ( c ) H ( c ) N ( c 3 2 2 3 2 = K 3 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c / / 2 2 3 2 2 1 3 = ①N2+3H2 2NH3 ②2NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH3 1 2 3 2 ③ 结论1：正、逆反应，K互为倒数 结论2：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn K1 =K32 K2 =1/K1 任务二 化学平衡常数关系式的书写 化学平衡常数 5. 平衡常数的影响因素 25 ℃ 时，生成卤化氢反应的平衡常数 化学方程式 平衡常数 ( K ) F2(g) + H2(g) 2HF(g) 6.5 ×1095 Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g) 2.57 ×1033 Br2(g) + H2(g) 2HBr(g) 1.91 ×1019 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 8.67 ×102 (1) 内因—— 平衡常数的大小，与反应物的性质有关 化学平衡常数 序号 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 不同温度下的平衡常数(K ) 不同温度下的平衡常数(K ) 不同温度下的平衡常数(K ) 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃ 1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867 2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867 3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867 4 0 0 1.520 48.48 54.10 867 5 0 0 1.287 48.71 54.42 867 5. 平衡常数的影响因素 (2) 外因—— 同一反应的平衡常数只与温度有关，与反应物的起始浓度无关 化学平衡常数 6. 平衡常数的应用 ① 判断反应的程度   任意可逆反应： K值越大，表示反应进行的程度越 ，反应物转化率越 ； K值越小，表示反应进行的程度越 ，反应物转化率越 。 大 小 大 小 一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行完全； K ≤10 -5 则认为这个反应的正反应很难进行   化学平衡常数 6. 平衡常数的应用 ② 判断反应的热效应 K只与温度有关，与浓度和途径无关， 可根据K随温度的变化来推断正反应是吸热还是放热 若升高温度，K值增大， 则正反应为吸热反应，ΔH > 0 若升高温度，K值减小， 则正反应为放热反应，ΔH < 0 t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 ＞ 化学平衡常数 6. 平衡常数的应用 ③ 判断反应进行的方向   任意可逆反应： Q cp(C) · cq(D) cm(A) · cn(B) = 浓度商 在一定温度的任意时刻 ③ Q ＞K 反应向逆方向进行 ① Q＜K ② Q = K 反应向正方向进行 反应达到平衡状态 【例】已知在T℃时，反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)的平衡常数K=1，在该温度下向一个2L的恒容容器内充入2molA，1molB，2molC，此时反应_____________(填“正向进行”、“逆向进行”或“达到化学平衡”) 逆向进行 与化学平衡相关的计算 “三段式”计算法 mA(g)＋nB(g) = pC(g) ＋ qD(g) a b 0 0 起始浓度c初(mol/L) 改变浓度△c(mol/L) mx nx px qx t s时浓度c末(mol/L) a-mx b-nx px qx v(A)＝ mx Δt (1)反应速率： (2)平衡常数： K (px)p· (qx)q (a-mx)m·(b-nx)n = (3)转化率： ＝ ×100% Δc c始 α(A) ＝ ×100% mx a (4)平衡时的百分含量： φ(A) = a-mx (a-mx)+ (b-nx)+ px+ qx ×100% (5)平衡前后的压强比： (a-mx)+ (b-nx)+ px+ qx a + b ＝ p平 p始 与化学平衡相关的计算 【例1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L 。 (1) 求反应的平衡常数。 【解】(1)根据题意，可得： H2 + I2 ⇌ 2HI c始/mol·L-1 0.01 0.01 0 c转/mol·L-1 c末/mol·L-1 0.008 0.008 0.004 0.002 0.002 0.004 c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ (0.004)2 (0.008)×(0.008) ＝ ＝ 0.25 与化学平衡相关的计算 【例1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L 。 (2)在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度. 【解】(2)设H2浓度变化量为x mol/L，根据题意，可得： H2 + I2 ⇌ 2HI c始/mol·L-1 0.02 0.02 0 c转/mol·L-1 c末/mol·L-1 x x 2x 0.02-x 0.02-x 2x c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ (2 x)2 (0.02-x)2 x = 0.004 ＝ ＝ 0.25 平衡时 c(H2)=c(I2)=0.016mol/L c(HI)=0.0080mol/L 7 Ⅱ.在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬ CO(g)＋H2O(g)。其化学平衡常数(K)和温度(T)的关系如下表所示： T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填序号)。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO) (3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 B、C 830 3．一定温度下，容积为2 L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)⥫⥬ Z(g)＋2W(g)　ΔH>0。容器中部分物质的含量见下表(t2>t1)，下列说法正确的是 (　　　　) 反应时间/min n(X)/mol n(Y)/mol n(Z)/mol n(W)/mol 0 1.2 0.6 0 0 t1 0.8       t2   0.2   0.8 D 练习册40 4．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SiHCl3(g)⥫⥬ SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)。Q表示某时刻的浓度商，K为该温度下的化学平衡常数。下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 (　　　　) A．Q＝K B．体系内物质的总质量保持不变 C．SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4同时在容器中存在 D．单位时间内消耗2n mol SiHCl3，同时生成n mol SiH2Cl2 A 5．在一个容积不变的密闭容器中发生反应CO2(g)＋H2(g)⥫⥬ CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数(K)和温度(T)的关系如下表所示。 T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (2)在830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，保持温度不变，反应达到化学平衡后，其化学平衡常数 (填“大于”“小于”或“等于”)1.0。 (3)在830 ℃时，向1 L容器中充入1 mol CO2和1 mol H2，保持温度不变，反应达到化学平衡后，CO2的平衡转化率为 。 等于 50% 1.一定条件下，某密闭容器中，发生反应CaCO3(s)＋CH4(g)⥫⥬ CaO(s)＋2CO(g)＋2H2(g)，该反应的化学平衡常数表达式为 (　　　　) A． B． C． D． 2．Ⅰ.已知在448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬ 2HI(g)的化学平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)⥫⥬ H2(g)＋I2(g)的化学平衡常数K2为 ；反应 H2(g)＋I2(g)⥫⥬ HI(g)的化学平衡常数K3为 。 回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝ 。 A.减小压强能使此反应的化学平衡常数增大 B．t1 min内，W的平均化学反应速率为v(W)＝ mol·L-1·min-1 C.达到化学平衡状态时，X的转化率约为66.7% D．该温度下，反应的化学平衡常数为K＝0.8 (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝ 。 $