《化学平衡常数》教案

化学平衡常数教案 化学平衡常数教案教学要求1了解化学反应的可逆性，掌握化学平衡和平衡常数的概念。 2掌握标准平衡常数和吉布斯能变；熟悉多重平衡。 3掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响；了解从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。 教学重点1标准平衡常数和吉布斯能变Vant Hoff等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向。 2浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算。 教学难点标准平衡常数和吉布斯能变Vant Hoff等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算教学时数4学时主要内容1化学反应的可逆性和化学平衡。 2平衡常数表达式（化学平衡定律）及其书写、经验平衡常数（实验平衡常数）和标准平衡常数，浓度平衡常数和压力平衡常数概念及其关系。 标准平衡常数和吉布斯能变Vant Hoff等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向；标准平衡常数与实验平衡常数的关系。 多重平衡及多重平衡规则。 3化学平衡的移动浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算；从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。 教学内容6-1化学平衡状态 一、化学反应研究的重要问题 (1)反应的方向性； (2)反应的转化率，化学平衡问题；(热力学问题) (3)反应所需时间，反应的速率。 (动力学问题) 二、反应的可逆性1可逆反应；CO+H2O=CO2+H22不可逆反应；2KClO3=2KCl+3O23条件下可逆反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)在等温等压条件下，标准态下反应的rG=0是过程平衡的标志。 6-2平衡常数 一、质量作用定律、经验平衡常数1对于溶液中的反应aA+bB=gG+dD K c=A、B、G、D分别代表了物质A、B、G、D在平衡时的浓度；K c为浓度平衡常数；单位(moldm-3)nn=(g+)(a+b)n=0时，K c无量纲，n0时，K c有量纲，2对于气相中的反应aA+bB=gG+dD压力平衡常数K p=浓度平衡常数K c=K P与K C的关系反应物生成物都近乎理想气体气态方程p=c RT时K P=K C(RT)n(只应用于单纯气态反应)n=0时，K P=Kc3复相反应反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体状态、固体状态时，纯液相和纯固相不出现在平衡常数表达式中，该反应平衡常数表达式的气体用分压表示，溶液用浓度表示，平衡常数K X，称为杂平衡常数。 4经验平衡常数(实验平衡常数)浓度平衡常数、压力平衡常数和杂平衡常数都属于经验平衡常数(实验平衡常数) 二、相对平衡常数相对浓度或相对压力?相对平衡常数K rT(r表示relative，相对的)对于反应a A+b B=g G+dD则相对浓度或相对压力为p ir=p i/=1.013105Pa气体c ir=c i/=1moldm-3溶液p xr=p x/c xr=c x/表示物质的量的相对大小，是纯数；平衡时，它们之间数值上的关系定义为相对平衡常数K r1.气相反应的K ra A(g)+b B(g)=g G(g)+d D(g)(p G/)g(p/)K r=(p A/)a(p B/)b K r (1)无量纲 (2)对于稀薄气体或稀溶液，K r数值近似于热力学平衡常数平衡时气态物质的分压为p x则物质X的相对压力为p x/为标准压力，1105Pa,1102kPa,1atm2.溶液相的反应K raA+bB=gG+dD K r=溶液中物质X的浓度为c xmoldm-3,物质X的相对浓度为c x/,为标准浓度1moldm-33.对于复相反应Zn(S)+2H+(aq)=H2(g)+Zn2+(aq)K r=4.相对平衡常数对某一化学反应式，以平衡时的反应物及生成物的相对压力，相对浓度的数值应用到质量作用定律中，得到唯一的无量纲纯数，称为该反应在该温度下的平衡常数(相对平衡常数)化学反应等温式-范德荷浦方程标准态下0，非自发过程；=0，平衡状态。 非标准态下:G0，G107，或K Tr107是单向正向或逆向进行的标志；40kJmol-1是反应正向进行或逆向进行的标志。 =RTlnK Tr，4化学反应等温式，范德荷甫（Vant Hoff）等温式r GT=+RTlnQ Tr在Q Tr=1时，在热力学标准态下lnQ Tr=0，r GT=注意:Q Tr与K Tr的不同之处5表示温度为T，反应物和生成物相对浓度及相对压力都为1时的反应自由能变。 0，过程逆向自发；=0，平衡状态6r GT:在任意状态下，体系在某一时刻的自由能变r GT0，过程逆向自发；r GT=0，体系处于平衡状态。 体系处于平衡状态0=+RTlnK Tr=-RTlnK Tr代入r GT=+RTlnQ Tr，得到r GT=RTlnQ Tr/K Tr说明 (1).Q TrK Tr，r GT0正向反应非自发； (2).Q Tr (3).Q Tr=K Tr，r GT=0体系处于平衡状态7结论 （1）r GT是化学反应方向性的判据； （2）是化学反应所能进行的限度的标志，即进行程度； （3）公式G=+RTlnQ T，单位是kJmol-1；R8.314Jmol-1K-1；TK； (4)40kJmol-1G J-40kJmol-1时；K Tr在10-7107之间，属于可逆反应的范畴可用于计算r G的公式有(生成物)-(反应物)-标准态，298K-T，标准态,T K-RTlnK Tr，T温度下的平衡常数r GTr H-Tr S，任何状态r GT=+RTlnQ Tr，任何状态化学平衡的计算 （1）利用平衡常数求物质或产物的浓度，求反应物的转化率。 （2）利用实验数据求经验平衡常数及热力学平衡常数。 化学平衡的移动平衡移动从旧的平衡状态转到新的平衡状态的过程，称为平衡移动。 改变平衡体系的条件之一，如温度、压力或浓度，平衡就象减弱这个改变的方向移动。 6-3浓度对化学平衡的影响对于化学反应a A+b B=g G+d D,rG=-RTlnK Tr+RTlnQ TrRTlnQ Tr/K Tr增大反应物浓度（或分压），减小生成物浓度时（或分压），Q Tr减小，r G0，直线斜率0,对吸热反应T升高，K r增大；放热反应0。 对放热反应T升高，K r减小。 由Vant Hoof方程（4-23）式，在T1时，lnKT1r-/RT1+/R在T2时，lnK T2r-/RT2+/R0时，T2T1，(升高体系温度)K rT2K rT1T1(升高体系温度)KrT2 四、平衡移动原理?增加（或减少）体系总压力，平衡将向气体分子总数减少（或增大）的方向移动；?增加（或减少）体系总压力，平衡将向气体分子总数减少（或增大）的方向移动；? （3）升高（或降低）体系反应温度，平衡将向吸热（或放热）方向移动； （4）催化剂对化学平衡的移动无影响，它只能缩短或改变达到化学平衡的时间。 本章教学要点1.掌握实验平衡常数(经验平衡常数)与相对平衡常数(热力学平衡常数)间的区别.2.掌握有关平衡常数的计算3.掌握化学反应等温式rG=+R