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1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！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
2、、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
3、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 + H2 2 不可逆反应； 2KClO3 =2KCl + 3O2 3 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。 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！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
4、 + 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 ) n n = (g + ) (a+b) n = 0 时， K c 无量纲， n 0 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 = K c 3 复相反应 反应物或
5、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 r T (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 i r = p i / = 1.013 10 5 Pa 气体 c i r = c i / = 1mol d
6、m -3 溶液 p x r = p x / c x r = 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 r 1. 气相反应的 K r a A(g) + b B(g) = g G(g) + d D(g) (p G / ) g (p / ) K r = (p A / ) a (p B / ) b 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！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
7、p x / 为标准压力， 1 10 5 Pa, 1 10 2 kPa, 1atm 2. 溶液相的反应 K r aA + bB = gG + dD K r = 溶液中 物质 X 的浓度为 c x moldm - 3 , 物质 X 的相对浓度为 c x / , 为标准浓度 1 moldm - 3 3. 对于复相反应 Zn (S) + 2H + (aq) = H 2 (g) + Zn 2+ (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
8、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 : G 0 ， G 10 7 ，或 K T r 10 7 是单向正向或逆向进行的标志； 40 kJmol -1 是反应正向进行或逆向进行的标志。 = RTlnK T r ， 4 化学反应等温式，范德荷甫（ Vant Hoff ） 等温式 r G T = + RTlnQ T r 在 Q T r = 1 时，在热力学标准态下 lnQ T r = 0 ， r G T = 注意 : Q T r 与 K T r 的不同之处 5 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您
9、提供优质的文档！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 6 r G T : 在任意状态下，体系在某一时刻的自由能变 r G T 0 ， 过程逆向自发； r G T= 0 ， 体系处于平衡状态。 体系处于平衡状态： 0 = + RTlnK T r = - RTlnK T r 代入： r G T = + RTlnQ T r ， 得到： r G T = RTlnQ T r /K T r 说明： (1). Q T r K T r ， r G T 0 正向反应非自发； (2). Q T r K T r ， r G T
10、 G J - 40 kJmol -1 时； K T r 在 10 - 7 10 7 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， 298 K - T ，标准态 , T K - RTlnK T r ， T 温度下的平衡常数 r G T r H - T r S ，任何状态 r G T = + RTlnQ T r ，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。
11、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 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！ 对于化学反应 a A + b B= g G + d D, rG =- RTlnK T r + RTlnQ T r RTlnQ T r /K T r 增大反应物浓度（或分压），减小生成物浓度时（或分压） ， Q T r 减小， rG 0 ，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
12、-23 ）式， 在 T 1 时， ln K T1 r - /RT 1 + /R 在 T 2 时 ， lnK T2 r - /RT 2 + /R 0 时， T 2 T 1 ， ( 升高体系温度 ) K r T2 K r T1 T 1 ( 升高体系温度 ) K r T2 K r T1 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； 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为
13、您提供优质的文档！（ 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 = + RTlnQ T r 的意义及应用 . 其中 , rG 是非标准状态下的反应自由能 , 是标准状态 下的反应自由能 , Q T r 为相对反应商 . 4. 掌握 Q T r /K T r 作为过程判据的方法 . 5. 掌握平衡移动原理及其应用 . 6. 进一步理解平衡常数的热力学意义 , 明确化学平衡常数与热力学函数的关系 ; rGmo= - RTlnK T r
