2.2 化学反应的方向与限度 第2课时（教学课件）化学苏教版选择性必修1

苏教版选择性必修 1 专题2 化学反应速率与化学平衡 第2课时 化学平衡状态 第二单元 化学反应的方向与限度 1 可逆反应与化学平衡的建立 1 化学平衡状态的判断 2 3 化学平衡移动（高频考点） 4 化学平衡转化率 学习内容导览 2 1.理解可逆反应的特征，能描述化学平衡状态的建立过程，形成“动态平衡”观念。 2.掌握化学平衡状态的直接标志与间接标志，能依据“变量不变”原则判断平衡状态。 3.理解化学平衡常数的含义，能用“三段式”进行平衡常数与转化率的简单计算。 素养锚定·课标定位 重点：化学平衡状态的判断； 平衡常数与转化率的“三段式”计算 难点：间接标志中“变量”的识别与“变量不变即平衡”的推理 素养锚定·课标定位 从“反应速率”到“平衡状态” 工业合成氨 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 即使延长反应时间、增加反应物，原料也不可能 100% 转化为 NH₃ 可逆反应存在限度 当反应进行到“不再变化”时，体系真的“停止”了吗？ 怎样用化学语言描述这种“不再变化”的状态？ 情境启思·任务缘起 可逆反应与 化学平衡的建立 01 6 可逆反应 任务一 理解可逆反应的特征 概念：在同一条件下，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进行的化学反应，称之为可逆反应。 辨析：2H2 + O2 → 2H2O 与 2H2O → 2H2 + O2，条件不同（点燃 vs 电解），不是可逆反应。 三特征：双向性：正、逆两个方向同时存在。 双同性：正、逆反应在相同条件下进行。 共存性：反应物与生成物共存，转化率小于 100%。 分层研学·探理悟新 化学平衡的建立 任务二 从速率—时间图像认识平衡的建立 1.概念：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，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，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 分层研学·探理悟新 化学平衡的建立 任务二 从速率—时间图像认识平衡的建立 2.建立过程：从正反应开始建立化学平衡状态的“反应速率—时间”图像如图所示。 分层研学·探理悟新 化学平衡的建立 任务二 从速率—时间图像认识平衡的建立 以 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 为例： 结论：化学平衡是动态平衡——反应并未停止，正、逆反应仍在以相等速率进行。 起始：v正 最大，v逆 = 0 过程中：反应物浓度降低 → v正 减小；生成物浓度升高 → v逆 增大 达到平衡：v正 = v逆 ≠ 0，各组分浓度不再随时间改变。 分层研学·探理悟新 化学平衡的建立 任务二 从速率—时间图像认识平衡的建立 3.平衡特征：逆 等 动 定 变 逆：研究对象必须是可逆反应 等：V正=V逆≠0 动：动态平衡，反应未停止 定：各组分、百分含量保持一定 变：条件改变，平衡可能发生变动 易错提醒： v正 = v逆 ≠ 0， 不是 v正 = v逆 = 0； “浓度相等”不等于“浓度不变”，不能作为平衡标志。 分层研学·探理悟新 【例1】 典例剖析·逻辑释疑 典例剖析·逻辑释疑 化学平衡状态的判断 02 14 化学平衡状态的特征 任务三 判断化学平衡状态的标志 （1）动态标志：v正=v逆≠0。 ①同种物质:同种物质的生成速率等于消耗速率。 分层研学·探理悟新 化学平衡状态的特征 任务三 判断化学平衡状态的标志 （2）静态标志：“变量”不变。 在未达到平衡时不断变化,在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度等),如果不再发生变化,即达到平衡状态。 可简单总结为“正、逆相等,变量不变”。 分层研学·探理悟新 化学平衡状态的判断 任务四 建立平衡标志的判断模型 直接标准： 同一物质：消耗速率 = 生成速率（方向相反）。 对不同物质：速率之比等于化学计量数之比，且方向相反。 分层研学·探理悟新 化学平衡状态的判断 任务四 建立平衡标志的判断模型 间接标准： 判断口诀：看这个物理量在未平衡时是否变化； 若变化，不变则平衡；若始终不变，则不能作为标志。 “变量不变即为平衡” 分层研学·探理悟新 化学平衡状态的判断 任务四 建立平衡标志的判断模型 常见“变量”举例 物理量 是否变量 能否作标准 各组分浓度/百分含量 是 能 混合气体总物质的量（a+b≠c+d） 是 能 恒容容器总压强（a+b≠c+d） 是 能 混合气体密度（全为气体） 否（恒容时始终不变） 不能 混合气体平均摩尔质量（全为气体，a+b≠c+d） 是 能 颜色（有有色物质参与） 是 能 分层研学·探理悟新 【例1】 典例剖析·逻辑释疑 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】 D 典例剖析·逻辑释疑 【解析】 在恒容条件下,气体质量不变,密度一直不变,A不符合题意;该反应为反应前后化学计量数不改变的反应,在反应过程中,气体的体积和压强一直不变,B不符合题意;按反应的化学计量数加入两种反应物,在反应过程中两种反应物的比例一直不变,C不符合题意;反应过程中,CS2的体积分数一直增加,当CS2的体积分数不变时,说明达到了反应的限度,D符合题意。 典例剖析·逻辑释疑 化学平衡移动 （高频考点） 03 24 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 1.化学平衡移动 (1)平衡移动的过程。 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 (2)平衡移动与速率的关系。 ①v正 v逆,化学平衡向正反应方向移动。 ②v正 v逆,化学平衡向逆反应方向移动。 ③v正 v逆,化学平衡不发生移动。 > > = 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 改变的条件(其他条件不变) 对化学平衡的影响 温度 升高温度 向 方向移动 降低温度 向 方向移动 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向 方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 方向移动 吸热反应 放热反应 正反应 逆反应 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 压强 a+b≠p+q 增大压强 向气体分子数 的方向移动 减小压强 向气体分子数 的方向移动 a+b=p+q 改变压强 平衡 移动 催化剂 同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动 减小 增大 不 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 3.化学平衡移动的几种特殊情况 (1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没有影响。 (2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。 (3)“惰性气体”对化学平衡的影响。 ①恒温恒容条件: 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 增大 减小 减压 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 任务五 判断化学平衡的移动方向 4.勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因素(如参加反应的物质的浓度、压强或温度),平衡就向着能够 这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理,也称化学平衡移动原理。 减弱 分层研学·探理悟新 化学平衡移动 判断化学平衡移动方向的思维模型 分层研学·探理悟新 【例1】 为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　 　) 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液变 橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动 B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜 色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动 C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜 色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动 D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 典例剖析·逻辑释疑 典例剖析·逻辑释疑 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】 B 典例剖析·逻辑释疑 【解析】 ①A是固体,增大A的量对平衡无影响,错误;②升高温度,v正、v逆均增大,v逆增大的程度更大,平衡向逆反应方向移动,错误;③压强增大一倍,平衡向逆反应方向移动,且v正、v逆都增大,错误;④增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,正确;⑤加入催化剂,平衡不移动,错误。 典例剖析·逻辑释疑 平衡转化率 的判断 04 38 平衡转化率 任务六 平衡转化率的分析与判断方法 分层研学·探理悟新 平衡转化率 任务六 平衡转化率的分析与判断方法 分层研学·探理悟新 【例1】 对于以下反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。 正反应 减小 增大 典例剖析·逻辑释疑 正反应 不变 不变 正反应 增大 减小 典例剖析·逻辑释疑 正反应 增大 减小 不变 减小 增大 典例剖析·逻辑释疑 1.下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　) A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解 B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深 C.铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体 D.锌片与稀硫酸反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生 B 当堂诊学·成效校验 C 当堂诊学·成效校验 AC 当堂诊学·成效校验 一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应。下列说法能表明反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  a.气体密度不变 b.气体的压强不变 c.H2O(g)的浓度不变 d.CO和CO2的物质的量相等 bc 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 苏教版选择性必修 1 48 一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),反应达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则c1的取值范围为　　 mol·L-1<c1<　　 mol·L-1。 【解析】 该反应为可逆反应,不能进行到底,应采用极限法分析。若反应从正反应方向开始建立平衡,则生成0.08 mol·L-1 Z需要消耗X的浓度为 0.08 mol·L-1×=0.04 mol·L-1,则c1<0.14 mol·L-1,若反应从逆反应方向开始建立平衡,结合c1不为零,则c1>0 mol·L-1,故0 mol·L-1<c1<0.14 mol·L-1。 ②不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD, =时,反应达到平衡状态。 以下能判断总反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  (2024·上海卷)已知:Ca2++2HCCaCO3+H2CO3 ①HCH++C ②Ca2++CCaCO3 ③HC+H+H2CO3 【解析】 钙离子浓度保持不变,说明此时v正=v逆,反应达到平衡,A正确;反应①的K=,即=,K只与温度有关,温度不变,K不变,保持不变,即c(H+)保持不变,说明反应达到平衡,B正确;CaCO3为固体,其浓度为常数,一般不用单位时间内固体的浓度变化来表示化学反应速率,C错误;由总反应可知,平衡时,v正(H2CO3)=v逆(H2CO3),v逆(H2CO3)=v逆(HC)代入得v正(H2CO3)∶v逆(HC)=1∶2,D错误;随着反应进行,PCl5和PCl3的浓度会发生变化,当其不再变化时,表示反应达到平衡,E正确。 某温度下,在密闭容器中,发生反应 2S2(g)+CH4(g)CS2(g)+2H2S(g)。若S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应,则当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是(　　) A.气体密度 B.气体总压 C.CH4与S2体积比 D.CS2的体积分数 2.外界条件对化学平衡的影响 在一定条件下,aA(g)+bB(g)pC(g)+qD(g)达到平衡后,若其他条件不变,改变下列条件,对化学平衡的影响如下表所示: 原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动 ②恒温恒压条件: 原平衡体系容器容积 体系中各组分的浓度同倍数 (等效于 ) 【解析】 在K2CrO4溶液中存在平衡2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙色)+ H2O,且该溶液具有氧化性,HBr具有还原性,向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液,可发生氧化还原反应生成Br2使溶液变为橙色,干扰探究浓度对化学平衡移动的影响,A错误;反应2HI(g)H2(g)+ I2(g)为反应前后气体总体积不变的可逆反应,向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar,平衡不发生移动,气体颜色不变,应得到的结论是对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,恒温恒容时,改变压强平衡不移动,B错误; 反应2NO2(g)N2O4(g)为放热反应,升高温度,气体颜色变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,C正确;催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动,D错误。 对可逆反应:2A(s)+3B(g)2C(g)+2D(g)　ΔH<0,在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是(　　) ①增加A的量,平衡向正反应方向移动 ②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小 ③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变 ④增大B的浓度,v正>v逆 ⑤加入催化剂,平衡向正反应方向移动 A.①② B.④ C.③ D.④⑤ 反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的转化率分析与判断: (1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。 (2)若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率增大,A的转化率减小。 (3)若按原比例同倍数地增大(或减小)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。具体如下: 同倍数地增大 A、B的浓度 (1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 再充入PCl5(g),平衡向　　　　　　方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率　　　　,PCl5(g)的百分含量　　　　。  (2)2HI(g)I2(g)+H2(g) 再充入HI(g),平衡向　　　 　　　方向移动,达到平衡后,HI(g)的分解率 　　　　,HI(g)的百分含量　　　　。  (3)2NO2(g)N2O4(g) 再充入NO2(g),平衡向　　　　　　方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 　　　　,NO2(g)的百分含量　　　　。  (4)mA(g)+nB(g)pC(g) 同倍数地加入A(g)和B(g),平衡向　　　 　　　方向移动,达到平衡后,若m+n>p,A、B的转化率都　　　　,体积分数都　　　　;若m+n=p,A、B的转化率、体积分数都　　　　;若m+n<p,A、B的转化率都　　　　,体积分数都　　　　。  2.(2025·甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现碳中和和碳达峰的重要方式。525 ℃,101 kPa下,CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-185 kJ/mol。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是(　　) A.减小体系压强 B.升高温度 C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体 3.回答下列问题。 (1)一定温度下,下列叙述能说明恒容密闭容器中反应C2H5OH(g)+H2O(g)2H2(g)+CH3COOH(g)达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  A.容器内的压强不再变化 B.混合气体的密度不再变化 C.CH3COOH的体积分数不再变化 D.单位时间内生成1 mol H2O,同时消耗2 mol H2 (2)通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应: ①HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+26.3 kJ·mol-1 ②HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-14.9 kJ·mol-1 $