标准平衡常数-讲课比赛课件

标准平衡常数主讲：朱连文嘉兴学院生化学院生化学院首届教师教学设计与技能竞赛Betterchemistry,betterlife!*标准平衡常数主讲：朱连文生化学院首届教师教学设计与技能竞赛B1说课环节课程分析新课介绍学情分析教学设计*说课环节课程分析*2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*课程分析化学反应的基本原理*3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。*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4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。*学情分析“高中后遗症”，考试为目的；*5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。*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6标准平衡常数Betterchemistry,betterlife!*标准平衡常数Betterchemistry,better7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”？

*主要内容：主要内容及目标知识目标：能力目标：分析问题、利用原8

对任意反应：aA+bB=cC+dD前情回顾反应方向的判断

rG

m

<0*对任意反应：前情回顾反应方向的判断*9“金刚石疯了”298.15K标准状态下反应C(金刚石)

=C(石墨)的

rG

m

为-2.9(kJ

mol

1)<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*“金刚石疯了”298.15K标准状态下反应C(金刚石)101.1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*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11①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*①气相反应:物质的分压用相对分压(p/p)表示12③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)*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13(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。*(1)N2+3H2↔2NH3④标准平衡141.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

rG

m与K

的关系计算

rG

m=-RTlnK

1.3标准平衡常数K

的计算*1.定义式法1.3标准平衡常数K的计算*15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*让全世界吃饱饭的反应1918年诺贝尔化学奖合成氨反应16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*已知合成NH3反应：N2(17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

rG

m=-RTlnK

计算K

*求298.15K标准状态下反应C(金刚石)=C(18范特霍夫(Van'tHoff)化学反应等温式

rGm(T)=

rG

m(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=

rG

m(T)+RTlnQeq则：

rG

m(T)=－RTlnK

(T)

rG

m=-RTlnK

的推导标准平衡常数K

(T)为系统平衡状态的反应商Qeq；*范特霍夫(Van'tHoff)rGm(T)=rG191.3利用

rG

m=-RTlnK

求K

第一步求出rG

m的值方法一：查表获得fG

m求rG

m方法二：利用

rG

m(T)≈

rH

m(298K)－T

rS

m(298K)第二步利用

rG

m=-RTlnK

计算K

*1.3利用rGm=-RTlnK求K第一步20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*赫伯特·克拉克·胡佛是美国第31任总统；“造就美国总统的化学212Au+4NaCN+1/2O2+H2O=2Na[Au(CN)2]+2NaOH已知

rG

m

(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

rG

m=-RTlnK

lnK

=

rG

m/-RT=190443/(8.314*298)

=76.87*2Au+4NaCN+1/2O2+H2O=2Na22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.*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，23“稻草变黄金”的化学原理同理可得：

rS

m=-129.983J·mol-1·K-1

*“稻草变黄金”的化学原理同理可得：rSm=-129.924

rH

m(298K)=-1507.205kJ·mol-1

rS

m(298K)=-129.983J·mol-1·K-1

rG

m

(973K)=-1380.712kJ·mol-1

rG

m(973K)≈

rH

m(298K)－973

rS

m(298K)=-1507.205*103J·mol-1

–973K*(-129.983J·mol-1·K-1)=-1380712J·mol-1

rG

m(T)≈

rH

m(298K)－T

rS

m(298K)“稻草变黄金”的化学原理*rHm(298K)=-1507.205kJ·mol-25根据

rG

m=-RTlnK

lnK

=

rG

m/-RT=1380712/(8.314*973)

=170.7Kɵ=1.333*1074“稻草变黄金”的化学原理

rG

m

(973K)=-1380712J·mol-1

化学反应速度*根据rGm=-RTlnKKɵ=1.333*26小结标准平衡常数K

的概念；标准平衡常数K

表达式的书写（四个原则）；两种K

的计算方法(1)利用K

的定义式(2)