2.2.1化学平衡状态 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，涵盖概念、特征及判断依据。以合成氨工业问题导入，衔接化学反应速率，通过可逆反应概念过渡，结合数据表格与浓度-时间、速率-时间曲线，构建平衡建立的学习支架。 其亮点在于以真实工业情境激发兴趣，通过图像分析和分类讨论培养科学思维，如用v-t曲线模型建构平衡本质，例题分类辨析间接标志。帮助学生形成证据推理能力，教师可依托系统实例提升教学效率。

第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 第二章　化学反应速率与化学平衡 1 合成氨原理： 。在合成氨的工业化生产中，从化学角度，可以通过哪些因素来提高生产效益呢？ 原料 产品 更快 更多 ——化学反应速率 ——化学反应进行的限度 （即化学平衡） 问题导入 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 如何加快化学反应速率，如何提高化学反应限度 可逆反应 1、概念 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2、表示 方程式而用“ ”连接，而不用 “ = ” 3、特点 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 双同：相同条件下，正、逆反应同时进行 双向：用“ ”表征正、逆反应两个方向 共存：反应物转化率小于100%，反应物与生成物共存 ⇌ 能量转化类型相反：若正反应放热，则逆反应吸热 可逆反应 常见的可逆反应 NH3 +H2O NH3 ·H2O SO2 +H2O H2SO3 CO2+H2O H2CO3 H2+I2 2HI 加热 2NO2 N2O4 Cl2 + H2O HCl+HClO 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 SO2与O2的催化氧化 化学平衡状态 某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据如下： 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 5 15 0 3 9 4 如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率就一定高吗？ 合成氨反应有限度，原料无法完全转化。 还需考虑尽可能多地将原料转化为产品。 反应速率 化学平衡状态 正向： N2 + 3H2 ⇌2NH3 H2 N2 NH3 浓度 时间(t) 反应开始 c(反应物)最大，v正最大 c(生成物)=0， v逆为0 反应过程 c(反应物)逐渐减小，v正逐渐减小 c(生成物)逐渐增大，v逆逐渐增大 达到平衡 v正=v逆 各组分c均不再改变 v(正) v(逆) t1 t1 思考 当它们的浓度均不再改变的时候，反应停止了吗? v(正)>v(逆) v(正) v(逆) 反应速率 时间(t) 反应处于平衡状态 t1 v(正)= v(逆)v ≠0 当正、逆反应速率相等时，达到看 似不变的“表面静止”状态，但实际 反应并未停止，一直在进行中。 思考2：若反应为NH3的分解，你能否绘制出对应的c-t图像和v-t图像？ 化学平衡状态 逆向：2NH3 ⇌N2 + 3H2 NH3 N2 H2 浓度 时间(t) v(正) v(逆) 反应速率 NH3的浓度逐渐 ，而N2和H2的浓度逐渐 ，到达t2时刻 时，N2、H2、NH3的浓度均 ，即反应达到了 。 减小 增大 不再改变 化学平衡状态 化学平衡状态 一、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。 可逆反应所能进行的最大程度 反应物的转化率最大 化学平衡状态 教材【方法导引】中指出“在分析化学问题时，常会运用反映相关量变化 关系的图像”。请用v-t图像表示化学平衡的建立过程。 化学平衡状态 2.化学反应平衡的特征 可逆反应 相等 v正＝v逆 v正＝v逆≠0 一定 内在本质 外在标志 如何判断一个可逆反应达到了化学平衡状态呢？ 化学平衡状态的判断依据 1、直接标志——“正逆相等” 同种物质：速率相等 不同物质：一正一逆，比例成化学系数之比 必须是不同方向的速率，即：同侧异向，异侧同向 v正(N2)＝v逆(N2) v消耗(N2)＝v生成(N2) N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3 (g)为例 v消耗(N2)：v生成(H2)＝1：3 v消耗(N2)：v消耗(NH3)＝1：2 v正(N2)：v逆(H2)＝1：3 v正(N2)：v逆(NH3)＝1：2 【例1】N2＋3H2 2NH3 ，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 化学平衡状态的判断依据 （1）3v(N2)＝v(H2) （2）2v正(N2) ＝ v逆(NH3) （3）消耗 1 mol N2的同时生成2 mol NH3 （4）断裂3mol H—H 键的同时有断裂6mol N≡N 键 （5）v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝ 1∶3∶2 注：等号同侧，一个消耗一个生成 等号不同侧，同时消耗或同时生成 同侧异向 异侧同向 化学平衡状态的判断依据 2、间接标志——“变量不变则平衡” mB、nB、cB、质量分数wB、转化率ɑB、颜色、绝热容器内的温度等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态。 其中的B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量。 第一类 某种气体的体积分数（即物质的量分数）φB不再变化时，要具体分析： 第二类 请试着分析此反应中B、C的体积分数变化 A(s) ⇌ B(g)+C(g) 绝大多数情况下，体积分数φB不变，可以作为判断平衡的依据 个别情况例外， 化学平衡状态的判断依据 思考：如下反应中B或C体积分数不变能不能判断平衡态？ A(s) B(g)+C(g) 从反应开始起，B、C的体积分数均为1/2，始终没有改变，不是变量，不能作为判断平衡状态的依据。 探究课堂 气体体积分数/物质的量分数 【例3】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的百分含量 (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) 2NO2(g) ⇌N2O4(g)________。 (4) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 (5) NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2(g)________。 (6) 5CO(g)＋I2O5(s) ⇌5CO2(g)＋I2(s)________。 间接标志 变量不变 看 φ(B) ＝ nB n总 化学平衡状态的判断依据 第三类 气体的总物质的量n、体积V、压强P，要具体分析： 这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。 A(g)+B(g) ⇌ 2C(g) A(g)+B(g) ⇌ C(g) 气体的总物质的量 恒温恒容时的压强P 恒温恒压时的体积V 不变 不变 不变 减少 减少 减少 对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据 化学平衡状态的判断依据 【例3】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 ① 混合气体的 压强；② 混合气体的总物质的量 (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) 2NO2(g) ⇌N2O4(g)________。 (4) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 (5) NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2(g)________。 (6) 5CO(g)＋I2O5(s) ⇌5CO2(g)＋I2(s)________。 思维建模： 变量不变 即平衡 恒压 左≠右 左=右 左≠右 左≠右 左≠右 左=右 体积 化学平衡状态的判断依据 第四类 恒温恒容时，气体的密度ρ不再变化时，要具体分析： m总 ρ = V 不会变 找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化 对于反应：A(s)+B(g) ⇌ C(g) mA + mB + mC 不变 （质量守恒） 质量减少 质量增加 恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变 化学平衡状态的判断依据 【例5】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的密度 (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) 2NO2(g) ⇌N2O4(g)________。 (4) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 (5) NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2(g)________。 (6) 5CO(g)＋I2O5(s) ⇌5CO2(g)＋I2(s)________。 恒压 化学平衡状态的判断依据 第五类 混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析： m总 M= n总 看气体系数 找固体 分子、分母只要有一个是变量， M 即可作为判断平衡的依据 A(g)+B(g) ⇌2C(g) A(g)+B(g) ⇌ C(g) A(s)+B(g) ⇌ C(g) m总 n总 M 不变 不变 不变 不变 变 变 变 不变 变 化学平衡状态的判断依据 【例4】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的百分含量 (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) 2NO2(g) ⇌N2O4(g)________。 (4) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 (5) NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2(g)________。 (6) 5CO(g)＋I2O5(s) ⇌5CO2(g)＋I2(s)________。 M＝ ×17＋ ×44 2 3 1 3 警惕反应：A(s) ⇌B(g) + C(g) √ 学习评价  恒容绝热容器中 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H2(g) + I2(g) 2HI(g) ①气体的总物质的量不变     ②气体的总质量不变     ③气体的总压强不变     ④气体的密度不变     ⑤气体的平均相对分子质量不变     ⑥混合气体的颜色不变     ⑦体系的温度不变     √ × 1.判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？ × × × × √ × × √ √ √ H2(g) + I2(s) 2HI(g)               √ √ √ √ √ × √ 习题 (2023·河池高二八校联考)在一定温度一定体积的某密闭容器中，发生反应： A(S)+2B(g) ⇌C(g)+D(g) △H<0，下列表明反应达到化学平衡状态的是( ) ①混合气体的密度不变 ②混合气体的总物质的量不变 ③混合气体的压强不变 ④反应2 molB 同时生成1molC ⑤B 和C 的物质的量比值不变 ⑥反应放出的热量不变 A.④⑤ B.①⑤⑥ C.④⑤⑥ D.①③⑤⑥ B 极值法在化学平衡中的应用 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 (1) 原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。 (2) 方法： 假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 极值法在化学平衡中的应用 反应 X(g)+2Y(g) ⇌2Z(g)中，X、Y、Z的起始浓度分别为 0.1 mol/L、0.3 mol/L、 0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到化学平衡时，各物质的浓度可能是 假设反应正向进行到底：X(g) + 2Y(g) ⇌ 2Z(g) ∆c C始 C末 0.1 0.3 0.2 0.1 0.2 0.2 0 0.1 0.4 假设反应逆向进行到底：X(g) + 2Y(g) ⇌ 2Z(g) ∆c C始 C末 0.1 0.3 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.5 0 平衡体系中各物质的浓度范围为： 0＜ c(X) ＜0.2 mol/L 0.1mol/L＜c(Y)＜0.5mol/L 0＜c(Z)＜0.4 mol/L 总结：化学平衡状态的判断 直接标志 间接标志 ν (正) = ν (逆) ≠0 变量不变 同一物质: ν生成(A) = ν消耗(A) 不同物质： v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 各物质的 m 、n 或 c 不变 各物质的百分含量不变 (物质的量分数、质量分数、体积分数等 pV＝nRT 看系数 看状态 恒压 恒容→m总 P 看系数 判断 $