標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)講課比賽課件

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)講課比賽課件第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六說課環(huán)節(jié)課程分析新課介紹學(xué)情分析教學(xué)設(shè)計(jì)第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六課程分析化學(xué)反應(yīng)的基本原理物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論溶液化學(xué)平衡滴定分析常用儀器分析元素化學(xué)第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六新課介紹標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是衡量化學(xué)反應(yīng)的一個重要指標(biāo)，屬于化學(xué)反應(yīng)原理當(dāng)中的動力學(xué)部分，是連接熱力學(xué)和動力學(xué)的橋梁。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六學(xué)情分析“高中后遺癥”，考試為目的；“急功近利”，輕原理，重應(yīng)用；“鴉雀無聲”，欠缺獨(dú)立思考；“雨過地不濕”，學(xué)而不用則罔。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六教學(xué)設(shè)計(jì)生活、歷史、科技前沿問題隱秘承載化學(xué)原理，引起學(xué)生好奇心；化學(xué)原理和現(xiàn)實(shí)案例無縫嫁接，展示化學(xué)的趣味性、應(yīng)用性、以及邏輯性;

化學(xué)原理嫁接新聞時事，“引誘”學(xué)生獨(dú)立思考，分析問題，解決問題，勇敢表達(dá)捍衛(wèi)自己的觀點(diǎn)。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Betterchemistry,betterlife!第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六主要內(nèi)容：

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K的概念、表達(dá)式書寫與計(jì)算主要內(nèi)容及目標(biāo)知識目標(biāo)：1.掌握K表達(dá)式的書寫2.掌握K的計(jì)算能力目標(biāo)：分析問題、利用原理解釋現(xiàn)象的能力為什么我們有飯吃？為什么胡佛能當(dāng)選美國總統(tǒng)？為什么“稻草能變成金剛石”？

第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六

對任意反應(yīng)：aA+bB=cC+dD前情回顧反應(yīng)方向的判斷rGm

<0第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六“金剛石瘋了”298.15K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)C(金剛石)

=C(石墨)的rGm

為-2.9(kJmol1)<0,金剛石自發(fā)變成石墨金剛石“發(fā)瘋”的背后隱藏著什么原理？反應(yīng)進(jìn)行的程度第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六1.1標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?的概念在一定溫度下，某反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，生成物和反應(yīng)物活度（氣體相對分壓、溶液相對濃度）的化學(xué)計(jì)量數(shù)的冪次方的乘積等于常數(shù)K?，稱為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（無單位，量綱為1）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是特征常數(shù)，與反應(yīng)本性、溫度相關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的大小可體現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行的完全程度K?≥107反應(yīng)完全進(jìn)行K?≤10–7反應(yīng)幾乎不可能發(fā)生10–7≤K?≤107

可通過改變條件來促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六①氣相反應(yīng):物質(zhì)的分壓用相對分壓(p/p)表示

K?={p(SO3)/p?}2{p(SO2)/p?}2{p(O2)/p?}K?={c(H+)/c?}{c(Ac-)/c?}{c(HAc)/c?}2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)HAcH++Ac-1.2K?表達(dá)式的書寫p=100kPa

②液相反應(yīng):物質(zhì)的濃度用相對濃度(c/c)

表示

c=1mol/L第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六③反應(yīng)有純固體、純液體參加，或稀溶液中水參加的反應(yīng)，其濃度不出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中；K?=p(CO2)/p?K?={c(CrO42-))/c?}2{c(H+)/)/c?}2

c

(Cr2O72-))/c?CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六(1)

N2+3H2?2NH3(2)

1/2N2+3/2H2?NH3(3)

2NH3?N2+3H2④

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)式的寫法有關(guān)。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六1.定義式法

(1)寫出K表達(dá)式(2)帶入分壓、濃度數(shù)值，計(jì)算求解2.利用rGm與K的關(guān)系計(jì)算

rGm=-RTlnK1.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K的計(jì)算第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六讓全世界吃飽飯的反應(yīng)

1918年諾貝爾化學(xué)獎“舌尖上的化學(xué)反應(yīng)”合成氨反應(yīng)N2+3H2

?

2NH3第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六已知合成NH3反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

773K平衡時壓力/103kPa4.1712.523.57

求標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)？1.3K?的計(jì)算——定義式法K?

={p(NH3)/p?}2{p(N2)/p?}

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

{12.52*103)/100}3K?=1.56*10-5第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六求298.15K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)C(金剛石)

=C(石墨)的平衡常數(shù)?！隘偪竦慕饎偸苯饎偸褪际枪腆w，無法寫出K?表達(dá)式，因此用定義式無法計(jì)算！利用rGm=-RTlnK

計(jì)算K第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六范特霍夫(Van'tHoff)化學(xué)反應(yīng)等溫式rGm(T)=rGm(T)+RTlnQ反應(yīng)熵非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的吉布斯函數(shù)變標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的吉布斯函數(shù)變當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時：rGm(T)=00=rGm(T)+RTlnQeq則：rGm(T)=－RTlnK(T)rGm=-RTlnK的推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K(T)為系統(tǒng)平衡狀態(tài)的反應(yīng)商Qeq；第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六1.3利用rGm=-RTlnK求K第一步求出rGm的值方法一：查表獲得fGm求rGm方法二：利用rGm(T)≈rHm(298K)－TrSm(298K)第二步利用rGm=-RTlnK

計(jì)算K第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六赫伯特·克拉克·胡佛是美國第31任總統(tǒng)；24歲來中國河北唐山“打工”；發(fā)現(xiàn)中國開采金礦水平低；胡佛利用化學(xué)知識“廢物利用”，成了百萬巨富。“造就美國總統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)”鋅把金還原：Zn

+2Na[Au(CN)2]

=Na2[Zn(CN)4]

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

]+2NaOH第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2Au+4NaCN+1/2O2+H2O=2Na[Au(CN)2]+2NaOH已知rGm

(298K)=-190.443kJ·mol-1求

該反應(yīng)在298K時的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?=2.414*1033“造就美國總統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)”解：根據(jù)rGm=-RTlnKlnK=rGm/-RT=190443/(8.314*298)

=76.87第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的錢逸泰院士實(shí)驗(yàn)室以CCl4和金屬鈉為原料，在973K時反應(yīng)制造出金剛石粉末和NaCl。反應(yīng)方程式為：求該反應(yīng)在973K下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)？“稻草變黃金”的背后Science,1998,281,246.第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六“稻草變黃金”的化學(xué)原理同理可得：rSm=-129.983J·mol-1·K-1

第二十四頁，共二十七頁，編輯于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)“稻草變黃金”的化學(xué)原理第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六根據(jù)rGm=-RTlnKlnK=rGm/-RT=1380712/(8.314*973)

=170.7K?=1.333*1074“稻草變黃金”的化學(xué)