化学平衡+2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.2化学平衡化学平衡状态反应物的转化率高化学反应速率快节省成本化学反应的限度合成氨工厂自1913年实现合成氨的工业化生产以来，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。如果你准备开一家合成氨的工厂，从化学角度你会考虑哪些问题来提高生产效益？【创设情境】化学反应速率什么是化学反应的限度？什么样的化学反应存在限度？如何判断一个反应到达了限度？【提出问题】【自主探究】2NH3(g)①N2(g)

+3H2

(g)

催化剂高温、高压【任务一】——再识可逆反应②2Na

+2H2O=2NaOH+

H2↑【思考】（1）标准状态下，在密闭容器中1molN2和3molH2

反应，能够放出92.4kJ的热量吗？（2）对比以上两个反应，你认为什么样的反应是可逆反应？（3）2H2O=O2↑+2H2↑与O2+2H2=2H2O互为可逆反应吗？电解点燃一、可逆反应

：在同一条件下，既能向正方向进行，又能向逆方向进行的反应。

△H=-92.4kJ·mol-1【自主探究】HClO+HCl

从反应的方向、转化率、方程式表示等方面分析可逆反应的特点

新制氯水的成分：Cl2、H2O、HClO、HCl、H+、Cl-

、ClO-、OH-

双向性共存性双同性可逆反应正反应方向（从左到右）和逆反应（从右到左）方向

正、逆反应在同一条件下同时进行2NH3N2

+3H2

催化剂高温、高压方法导引：图像分析P33在一定条件下容积不变的密闭容器中，发生以下反应：2NH3N2

+3H2

催化剂高温、高压根据图示分析反应速率的变化，并画出v-t图。【合作交流】【任务二】——化学平衡状态的建立（1）反应刚开始时：反应物浓度

，正反应速率

，生成物浓度为

，逆反应速率为

。（2）反应过程中：反应物浓度

，正反应速率

，生成物浓度

，逆反应速率

。（3）直到当正反应速率

逆反应速率时，反应达到了“限度”，此时反应物和生成物浓度不再改变。反应速率时间（t）0反应速率时间（t）0v

正v逆t1v正=v逆

≠0化学平衡状态（v）反应速率时间（t）0v

逆v正t1v正=v逆

≠0（v）当体系中各物质浓度不随时间改变，反应真的停止了吗？动态平衡反应速率时间（t）0v

正v逆t1v正=v逆

≠0（v）1.概念：在一定条件下的可逆反应里，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。二、化学平衡状态标志本质根据上图和定义分析化学平衡状态的特征？逆:等:动:定:变:建立化学平衡的反应是可逆反应(研究对象)平衡时,v(正)=v(逆)化学平衡是一个动态平衡，即v(正)=v(逆)≠0条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。标志本质2.特征达到平衡时，封闭体系中各组分浓度、质量、物质的量等一定。如何证明平衡时速率不为零？同位素标记法在已达平衡的可逆反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)中，

加入由18O构成的氧气一段时间后，18O存在于哪些物质中？在饱和氯化钠溶液中投入一块形状分明的氯化钠固体，一段时间后发现晶体的棱角不那么分明，形状发生改变，解释原因？动态平衡【总结反思】我们本节课有哪些收获？【应用迁移】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，C+O2=CO2

，CO2+C=2CO高温高温高温1.高炉炼铁中的主要反应是：高炉炼铁中工程师们发现从高炉顶出来的气体总是含有没有利用的CO。开始，他们认为是与铁矿石接触不充分导致的，然而令人吃惊的是在增高了炉的高度后CO的比例没有改变，这成了炼铁技术中的科学悬念，你知道是为什么吗？CO2+C2CO高温【应用迁移】2.14CO2与碳在高温条件下发生反应:14CO2+C2CO，达到平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()

A.14CO2B.14CO2、14CO

C.14CO2、14CO

、14C

D.14C3.(多选)密闭容器中发生可逆反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g)。已知起始时X2、

Y2、

Z各物质的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，反应在一定条件下达到平衡时，各物质的物质的量浓度可能是(

)A.c(Z)=0.3mol/LB.c(Y2)=0.35mol/LC.c(Y2)=0.2mol/LD.c(Z)=0.4mol/LCAB4.如何判断一个反应达到平衡？有哪些判据？【例】一定条件下，对于

，下列能表示反应达到平衡的是

（1）单位时间内，有1molN2消耗，同时有1molN2生成

（2）单位时间内，有3molH2消耗，同时有2molNH3生成

（3）单位时间内，有1molN2消耗，同时有3molH2消耗

（4）1molN=N键断裂的同时有2molN-H键断裂

（5）2v正（N2）=v逆（NH3）2NH3N2

+3H2

催化剂高温、高压√√（1）同一物质：生成速率＝消耗速率，即

v正(A)＝v逆(A)。（2）不同物质：符合：bv正(A)=av逆(B)。有正有逆，系数比例。同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量）。不同物质，正逆反应速率，系数成比例。（3）反应物与生成物在单位时间物质的量、质量、化学键的断裂和生成等的变化也能体现速率。如：aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)

1.直接依据

——根据速率关系【任务三】——再识可逆反应2.间接依据——变量不变变量，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。【例2】一定条件下，对于可逆反应

，下列能表示反应达到化学平衡状态的是

（1）容器内氮气的百分含量不再改变（2）容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2（3）固定容器恒温恒容条件下，容器内压强不再改变（4）固定容器恒温恒容条件下，容器内气体密度不再改变（5）恒温恒容或恒温恒压条件，容器内平均相对分子质量不再改变（6）tmin内生成1molNH3同时消耗0.5mol

N22NH3N2

+3H2

催化剂高温、高压(1)(3)(5)【自主探究】变量不变从反应开始到平衡之前始终变化，平衡后不再变【例3】下列说法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)，已达到平衡状态的是

①

单位时间内生成n

molH2的同时生成nmolHI

②

一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

③反应速率v(H2)=v(I2)时

④

c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1时

⑤

温度和体积一定，容器内压强不再变化时

⑥

温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时

⑦

条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时

⑧

温度和体积一定，混合气体的密度不再变化时②

⑥化学平衡的研究对象【总结反思】2.2化学平衡化学平衡常数起始时各物质的浓度/（mol·L）平衡时各物质的浓度/（mol·L）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)c2(HI)/c(H2)·c(I2)1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50c2(HI)/c(H2)·c(I2)平均值48.70457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)

2HI(g)中各物质的浓度如下：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？分析计算所得数据，寻找其中的规律。化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受温度影响(2)这个常数与反应的起始浓度大小有关吗？(3)这个常数与正向建立还是逆向建立平衡有关系吗？c平(HI)c平(H2)·c平(I2)2(1)相同温度，达到化学平衡状态时的数值相同吗？2.表达式对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝

。1.概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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(简称平衡常数)，用符号K表示。三、化学平衡常数cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平平平平化学方程式K表达式①2NO2

N2O4②NO2

N2O4③2Fe3＋＋Fe

3Fe2＋【例】写出下表中各反应的平衡常数表达式

平平

平平

平平写出下列平衡常数表达式，思考K1、K2、K3之间有何关系？c(H2)·c(I2)c2(HI)c(H2)·c(I2)c2(HI)c2(H2)·c2(I2)c4(HI)①写出K1和K2的关系式：

；②写出K1和K3的关系式：

；③写出K2和K3的关系式：：

。【自主探究】平衡常数表达式与方程式的关系(1)纯液体（如水）和固体不出现在K表达式中(2)K与化学方程式书写形式有关(3)同一化学反应，正、逆反应的K

互为倒数(4)多重平衡规则：方程式呈相加(或相减)关系，则K呈现相乘(或相除)K3=K1

K22NO(g)+O2(g)2NO2(g)

K12NO2(g)

N2O4(g)

K22NO(g)+O2(g)

N2O4(g)

K3【总结反思】3.意义（1）平衡常数的大小定量反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。K数值越大，说明反应进行得越完全。（2）判断反应进行的方向以及是否达到平衡

。K＞105时，反应进行的较完全；K<10-5时，反应很难正向进行。

判断可逆反应是否达到平衡状态？可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)，达到平衡状态时，K=任意状态时：浓度商Q=Q与

K

的关系？Q=K平衡状态改变Q或K平衡破坏Q≠K建立新平衡Q=KQ<K

反应状态

。Q>K

反应状态

。反应正向进行反应逆向进行cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平平平平【合作交流】

Q＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行【解】Q＝c(CO)·c(H2)c(H2O)＝2.0×1.51.0＝3.0>K【总结反思】除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢？平衡转化率【应用迁移】2.2化学平衡影响化学平衡移动的因素动态平衡平衡时,各组分的浓度一定当外界条件改变,原平衡发生移动研究的对象是可逆反应逆v正＝v逆≠0等动定变化学平衡状态的特征思考1：化学平衡状态的本质特征是什么？思考2：哪些因素会影响化学反应速率？思考3：上述条件对v正和v逆的影响程度是否相同呢？如果不同，化学平衡会发生什么改变？一、化学平衡的移动Q≠K改变条件平衡改变一段时间化学平衡原平衡状态新平衡状态化学平衡的移动Q＝K由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程，叫做化学平衡的移动。化学平衡【建立模型】原平衡状态v正=

v逆改变条件，使得v正≠v逆建立新的平衡，使v正=

v逆v正＞v逆：平衡向正反应方向移动v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动1.验证浓度对化学平衡的影响实验方案:向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL0.015mol/LKSCN溶液，溶液呈红色。(红色)(无色)(浅黄色)

将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中，向试管b中加入少量铁粉，向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，观察试管b、c中溶液颜色的变化，并均与试管a对比。【自主探究】【实验2-1】(红色)(无色)(浅黄色)

【证据】实验试管b：减小反应物浓度试管c：增大反应物浓度现象溶液红色变浅溶液红色加深结论实验表明，当向平衡混合物中加入铁粉或硫氰化钾溶液后，溶液的颜色都改变了，这说明平衡混合物的组成发生了变化。①条件改变，ν正和ν逆怎样变化？②ν正和ν逆增大（或减小）的程度如何？③ν正和ν逆的大小关系？④化学平衡正/逆向移动？分析试管b和试管c中的平衡移动b组①加入铁粉，Fe3+浓度减小，ν正减小②ν逆不变③ν正＜ν逆④化学平衡逆向移动c组①加入硫氰化钾，SCN-浓度增大，ν正增大②ν逆不变③ν正＞ν逆④化学平衡正向移动【理由】体系浓度改变速率变化图像增大反应物浓度增大生成物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度v(正)v(逆)vtv'(正)v'(逆)v'(正)v'(逆)v(正)v(逆)vtv'(正)v'(逆)v(正)v(逆)vtv‘(逆)v’(正)v(正)v(逆)vt一定温度下，其它条件不变时，浓度随时间的变化的图像？【模型】1）向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，Fe3+、3SCN-、Fe(SCN)3三者浓度如何变化？Fe3+

、SCN-

的转化率有何变化？2）能否从Q和K的角度解释浓度对平衡移动的影响？1.浓度对化学平衡的影响其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。【总结反思】改变固体或纯液体的用量，反应速率不变，平衡不移动。反应物浓度越大，反应速率越快，达到平衡的时间就越短，只要是增大浓度，新平衡状态下的速率一定大于原平衡状态下的速率。反应物有两种或两种以上时，增大一种反应物的浓度，可提高另一反应物的转化率，而自身转化率降低。2.压强对化学平衡的影响

(红棕色)(无色)

∆H＝-56.9kJ/mol【自主探究】①压强改变，ν正和ν逆怎样变化？②ν正和ν逆增大（或减小）的程度如何？③ν正和ν逆的大小关系？④化学平衡正/逆向移动？预测加压后体系的变化逆反应速率r2=k2c(N2O4)正反应速率r1=k1c2(NO2)(红棕色)(无色)原平衡气颜色变深向正反应方向移动容积减小物质浓度瞬间增大颜色变浅N2O4浓度增大增大压强【实验2-2】2NO2(g)N2O4(g)(红棕色)(无色)原平衡气颜色变浅向逆反应方向移动容积增大物质浓度瞬间减小颜色变深NO2浓度增大减小压强2NO2(g)N2O4(g)速率-时间图像增大压强减小压强【合作交流】(红棕色)(无色)2NO2(g)N2O4(g)2.压强对化学平衡的影响其他条件不变时，增大压强(减小容器容积)，平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强(增大容器容积)，平衡向气体分子数增大的方向移动；改变压强，若反应前后气体系数和相等，平衡不移动。

适应用于有气体参与的反应。改变压强的实质是改变浓度。其他条件相同，改变压强，对气体系数和更大的一侧速率影响程度更大。对同一个反应，压强越大，反应速率越快，达到平衡的时间越短。通入与反应无关气体时：

恒温恒容：恒温恒压：反应速率不变，平衡不移动体积增大，平衡向气体分子数增大的方向移动能否从Q和K的角度解释压强对平衡移动的影响？【例】已知反应式：mX(g)＋nY(？)pQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，此时c(X)＝0.3mol/L，其他条件不变，若容器缩小到原来的1/2，达到c(X)＝0.5mol/L，下列说法正确的是(

)A．反应向逆方向移动

B．Y可能是固体或液体C．系数n>m D．Z的体积分数减小C3.温度对化学平衡的影响【实验2-3】

∆H＝-56.9kJ/mol2NO2(g)N2O4(g)实验①浸泡在热水中②浸泡在冰水中现象移动方向结论其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动气体颜色变深逆向移动气体颜色变浅正向移动实验原理：

∆H＝-