标准平衡常数讲课比赛课件

标准平衡常数讲课比赛课件第一页，共二十七页，编辑于2023年，星期六说课环节课程分析新课介绍学情分析教学设计第二页，共二十七页，编辑于2023年，星期六课程分析化学反应的基本原理物质结构基础理论溶液化学平衡滴定分析常用仪器分析元素化学第三页，共二十七页，编辑于2023年，星期六新课介绍标准平衡常数是衡量化学反应的一个重要指标，属于化学反应原理当中的动力学部分，是连接热力学和动力学的桥梁。第四页，共二十七页，编辑于2023年，星期六学情分析“高中后遗症”，考试为目的；“急功近利”，轻原理，重应用；“鸦雀无声”，欠缺独立思考；“雨过地不湿”，学而不用则罔。第五页，共二十七页，编辑于2023年，星期六教学设计生活、历史、科技前沿问题隐秘承载化学原理，引起学生好奇心；化学原理和现实案例无缝嫁接，展示化学的趣味性、应用性、以及逻辑性;

化学原理嫁接新闻时事，“引诱”学生独立思考，分析问题，解决问题，勇敢表达捍卫自己的观点。第六页，共二十七页，编辑于2023年，星期六标准平衡常数Betterchemistry,betterlife!第七页，共二十七页，编辑于2023年，星期六主要内容：

标准平衡常数K的概念、表达式书写与计算主要内容及目标知识目标：1.掌握K表达式的书写2.掌握K的计算能力目标：分析问题、利用原理解释现象的能力为什么我们有饭吃？为什么胡佛能当选美国总统？为什么“稻草能变成金刚石”？

第八页，共二十七页，编辑于2023年，星期六

对任意反应：aA+bB=cC+dD前情回顾反应方向的判断rGm

<0第九页，共二十七页，编辑于2023年，星期六“金刚石疯了”298.15K标准状态下反应C(金刚石)

=C(石墨)的rGm

为-2.9(kJmol1)<0,金刚石自发变成石墨金刚石“发疯”的背后隐藏着什么原理？反应进行的程度第十页，共二十七页，编辑于2023年，星期六1.1标准平衡常数Kɵ的概念在一定温度下，某反应处于平衡状态时，生成物和反应物活度（气体相对分压、溶液相对浓度）的化学计量数的幂次方的乘积等于常数Kɵ，称为标准平衡常数（无单位，量纲为1）标准平衡常数是特征常数，与反应本性、温度相关，而与浓度、压强无关标准平衡常数的大小可体现反应进行的完全程度Kɵ≥107反应完全进行Kɵ≤10–7反应几乎不可能发生10–7≤Kɵ≤107

可通过改变条件来促进反应进行第十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期六①气相反应:物质的分压用相对分压(p/p)表示

KӨ={p(SO3)/pӨ}2{p(SO2)/pӨ}2{p(O2)/pӨ}KӨ={c(H+)/cӨ}{c(Ac-)/cӨ}{c(HAc)/cӨ}2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)HAcH++Ac-1.2Kɵ表达式的书写p=100kPa

②液相反应:物质的浓度用相对浓度(c/c)

表示

c=1mol/L第十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期六③反应有纯固体、纯液体参加，或稀溶液中水参加的反应，其浓度不出现在标准平衡常数表达式中；KӨ=p(CO2)/pӨKӨ={c(CrO42-))/cӨ}2{c(H+)/)/cӨ}2

c

(Cr2O72-))/cӨCaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)第十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期六(1)

N2+3H2↔2NH3(2)

1/2N2+3/2H2↔NH3(3)

2NH3↔N2+3H2④

标准平衡常数与反应式的写法有关。第十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期六1.定义式法

(1)写出K表达式(2)带入分压、浓度数值，计算求解2.利用rGm与K的关系计算

rGm=-RTlnK1.3标准平衡常数K的计算第十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期六让全世界吃饱饭的反应

1918年诺贝尔化学奖“舌尖上的化学反应”合成氨反应N2+3H2

↔

2NH3第十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期六已知合成NH3反应：N2(g)+3H2(g)↔2NH3(g)

773K平衡时压力/103kPa4.1712.523.57

求标准平衡常数？1.3Kɵ的计算——定义式法KӨ

={p(NH3)/pӨ}2{p(N2)/pӨ}

{p(H2)/pӨ}3={3.57*103)/100}2{4.17*103)/100}

{12.52*103)/100}3Kɵ=1.56*10-5第十七页，共二十七页，编辑于2023年，星期六求298.15K标准状态下反应C(金刚石)

=C(石墨)的平衡常数。“疯狂的金刚石”金刚石和石墨都是固体，无法写出Kɵ表达式，因此用定义式无法计算！利用rGm=-RTlnK

计算K第十八页，共二十七页，编辑于2023年，星期六范特霍夫(Van'tHoff)化学反应等温式rGm(T)=rGm(T)+RTlnQ反应熵非标准态下的吉布斯函数变标准态下的吉布斯函数变当反应达到平衡时：rGm(T)=00=rGm(T)+RTlnQeq则：rGm(T)=－RTlnK(T)rGm=-RTlnK的推导标准平衡常数K(T)为系统平衡状态的反应商Qeq；第十九页，共二十七页，编辑于2023年，星期六1.3利用rGm=-RTlnK求K第一步求出rGm的值方法一：查表获得fGm求rGm方法二：利用rGm(T)≈rHm(298K)－TrSm(298K)第二步利用rGm=-RTlnK

计算K第二十页，共二十七页，编辑于2023年，星期六赫伯特·克拉克·胡佛是美国第31任总统；24岁来中国河北唐山“打工”；发现中国开采金矿水平低；胡佛利用化学知识“废物利用”，成了百万巨富。“造就美国总统的化学反应”锌把金还原：Zn

+2Na[Au(CN)2]

=Na2[Zn(CN)4]

+2Au氰化钠把金溶解：2Au+4NaCN+1/2O2+H2O=2Na[Au(CN)2

]+2NaOH第二十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期六2Au+4NaCN+1/2O2+H2O=2Na[Au(CN)2]+2NaOH已知rGm

(298K)=-190.443kJ·mol-1求

该反应在298K时的标准平衡常数Kɵ=2.414*1033“造就美国总统的化学反应”解：根据rGm=-RTlnKlnK=rGm/-RT=190443/(8.314*298)

=76.87第二十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期六中国科学技术大学的钱逸泰院士实验室以CCl4和金属钠为原料，在973K时反应制造出金刚石粉末和NaCl。反应方程式为：求该反应在973K下的标准平衡常数？“稻草变黄金”的背后Science,1998,281,246.第二十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期六“稻草变黄金”的化学原理同理可得：rSm=-129.983J·mol-1·K-1

第二十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期六rHm(298K)=-1507.205kJ·mol-1rSm(298K)=-129.983J·mol-1·K-1

rGm

(973K)=-1380.712kJ·mol-1

rGm(973K)≈rHm(298K)－973rSm(298K)=-1507.205*103J·mol-1

–973K*(-129.983J·mol-1·K-1)=-1380712J·mol-1rGm(T)≈rHm(298K)－TrSm(298K)“稻草变黄金”的化学原理第二十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期六根据rGm=-RTlnKlnK=rGm/-RT=1380712/(8.314*973)

=170.7Kɵ=1.333*1074“稻草变黄金”的化学