教案提纲 [教学对象] 农科本科一年级 [学 科] 普通化学 [课 型 合班理论讲授 [授课题目] 平衡常数 [授课纲目] 第五章化学平衡/第一节平衡常数第二节平衡常数与自由能 [授课时数] 2学时 [教学目的] 1、理解标准平衡常数的意义，掌握K6与△G的关系，掌握多重平衡反应 的Ke的计算： 2、初步掌握化学平衡的有关计算，理解化学平衡移动原理： 3、培养学生分析问题、解决问题的能力，培养创新能力。 1、理解标准平衡常数，掌握热力学等温式及Ke与△G的关系。 [教学重点] 2、掌握平衡的移动 [教学难点] 掌握多重平衡反应的K的计算。 [教学方法打 讲授法 [参考文献] 1、赵士铎主编，普通化学，面向21世纪课程教材，北京，中国农业出版 社，1997.7,43~56 2、徐伟亮主编，化学知识体系与学习指南，北京，科学出版社，2001.2， 1718 3、张永安编，无机化学，北京，北京师范大学出版社，1998.9,74~81 4、刘晓庚主编，基础化学学习指导，北京，气象出版社，1995.5,43~47 5、翟仁通主编，普通化学，北京，中国农业出版社，1996.12,2841 6.J.D Lee.A New Concise Inorganic Chemistry (Third edition).New York:Van Nostrand Reinhold Company Ltd.1977
教案提纲 [教学对象] 农科本科一年级 [学 科] 普通化学 [课 型] 合班理论讲授 [授课题目] 平衡常数 [授课纲目] 第五章 化学平衡/第一节 平衡常数 第二节 平衡常数与自由能 [授课时数] 2 学时 [教学目的] 1、理解标准平衡常数的意义，掌握 KΘ 与ΔGΘ 的关系，掌握多重平衡反应 的 KΘ 的计算； 2、初步掌握化学平衡的有关计算，理解化学平衡移动原理； 3、培养学生分析问题、解决问题的能力，培养创新能力。 [教学重点] 1、 理解标准平衡常数，掌握热力学等温式及 KΘ 与ΔGΘ 的关系。 2、 掌握平衡的移动 [教学难点] 掌握多重平衡反应的 KΘ 的计算。 [教学方法] 讲授法 [参考文献] 1、 赵士铎主编，普通化学，面向 21 世纪课程教材，北京，中国农业出版 社，1997.7,43～56 2、 徐伟亮主编，化学知识体系与学习指南，北京，科学出版社，2001.2， 17～18 3、 张永安编，无机化学，北京，北京师范大学出版社，1998.9，74～81 4、 刘晓庚主编，基础化学学习指导，北京，气象出版社，1995.5，43～47 5、 翟仁通主编，普通化学，北京，中国农业出版社，1996.12，28～41 6、J.D Lee. A New Concise Inorganic Chemistry (Third edition). New York: Van Nostrand Reinhold Company Ltd. 1977
教学过程 批注 一复习导入新课(5分钟) 前面我们学习了反应动力学和热力学，解决了现实性和可能性的问题，那么，反应 的限度又如何呢？引出我们今天要学习的。 提问引出 二讲授新内容 一板书 第一节平衡常数 5.1化学平衡 5.1.1化学平衡 一一叙述内容， 语速慢，重复一 在一定条件下既可正向进行又可逆向进行的 酸 化学反应称为可逆反应。对于任一可逆反应 aA+bB =eE+fF 当正反应速率等于逆反应速率时，体系所处 一一板书 的状态叫化学平衡。 5.1.1化学平衡的特征 -一板书。 ①化学平衡是动态平衡： 平衡状态 ②平衡时各物质浓度为平衡浓度： ③反应达到最大限度： 一一板书 ④平衡是相对的暂时的有条件的。 5.1.2平衡常数 一一板书 5.1.2.1平衡常数的意义 图4-1正逆反应速率示意图 平衡体系中，各物质平衡浓度之间存在确定的定 一一板书 量关系，称为平衡常数。 5.1.2.2实验平衡常数 一一板书，强调 对于任一可逆反应 aA+bB fF+hH 其书写 达到平衡时，其平衡浓度(c)之间同样存在相应的定量关系： Ke= c(F)cA(H田 c(A)c(B) K为浓度平衡常数，它表示在一定温度下，某反应达到平衡时，产物浓度以反应方 程式中的计量系数为乘幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量系数为乘幂的乘积 之比。 对于气相反应，由于气体的分压与其浓度成正比，因此在平衡常数表达式中，可用 分压来代替浓度，称为压力平衡常数，用符号K,表示。 Kp= p4F)p田 pP(A)·p(B) 式中，P(A)、pB)、pF)、p田分别为A、B、F、H各物质的平衡分压。 上述的浓度平衡常数K。和压力平衡常数K,都是通过实验数据得到的，称为实验平 衡常数。在实验平衡常数表达式中，如果a叶b=g+h,则K和K,无量纲，若a+b≠g+h, 一一板书 则K和K,有量纲，其单位形式决定于△v=(g+h)-(a+b)的值。 5.1.2.3标准平衡常数 标准平衡常数K又称为热力学平衡常数，简称平衡常数。 对任一气体反应 aA(g)+b B(g)=fF(g)+hH(g) 在标准状态（压力为101.325kPa)下，标准平衡常数Ke的表达式为： ce女= 式中，pa(A)/p°、pe(B)/p°、pea(F)/p°、pa(H)/p°分别为A、B、F、H 组分平衡时的相对分压，它等于组分分压除以标准压力p9(p9=101.325kPa),是无量
教 学 过 程 批 注 一 复习导入新课（5 分钟） 前面我们学习了反应动力学和热力学，解决了现实性和可能性的问题，那么，反应 的限度又如何呢？引出我们今天要学习的。 二 讲授新内容 第一节平衡常数 5.1 化学平衡 5.1.1 化学平衡 在一定条件下既可正向进行又可逆向进行的 化学反应称为可逆反应。对于任一可逆反应 aA + bB eE + f F 当正反应速率等于逆反应速率时，体系所处 的状态叫化学平衡。 5.1.1 化学平衡的特征 ①化学平衡是动态平衡； ②平衡时各物质浓度为平衡浓度； ③反应达到最大限度； ④平衡是相对的暂时的有条件的。 5.1.2 平衡常数 5.1.2.1 平衡常数的意义 平衡体系中，各物质平衡浓度之间存在确定的定 量关系，称为平衡常数。 5.1.2.2 实验平衡常数 对于任一可逆反应 aA+bB f F +hH 达到平衡时，其平衡浓度(ceq)之间同样存在相应的定量关系： Kc= (A) (B) (F) (H) eq eq eq eq a b f h c c c c Kc为浓度平衡常数，它表示在一定温度下，某反应达到平衡时，产物浓度以反应方 程式中的计量系数为乘幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量系数为乘幂的乘积 之比。 对于气相反应，由于气体的分压与其浓度成正比，因此在平衡常数表达式中，可用 分压来代替浓度，称为压力平衡常数，用符号 Kp 表示。 Kp= (A) (B) (F) (H) eq eq eq eq a b f h p p p p 式中, (A) eq a p 、 (B) eq b p 、 (F) eq f p 、 (H) eq h p 分别为 A、B、F、H 各物质的平衡分压。 上述的浓度平衡常数 Kc和压力平衡常数 Kp 都是通过实验数据得到的，称为实验平 衡常数。在实验平衡常数表达式中，如果 a+b＝g+h，则 Kc和 Kp 无量纲，若 a+b≠g+h ， 则 Kc和 Kp 有量纲，其单位形式决定于△ν＝(g+h)-( a+b )的值。 5.1.2.3 标准平衡常数 K θ 标准平衡常数 K θ又称为热力学平衡常数，简称平衡常数。 对任一气体反应 a A(g) +b B(g) f F(g)+hH(g) 在标准状态(压力为 101.325kPa)下，标准平衡常数 KӨ的表达式为： θ Kp ＝ a b f h p p p p p p p p [ (A)/ ] [ (B)/ ] [ (F)/ ] [ (H)/ ] θ eq θ eq θ eq θ eq 式中， θ peq(A)/p 、 θ peq(B)/p 、 θ peq(F)/p 、 θ peq(H)/p 分别为 A、B 、F、H 组分平衡时的相对分压，它等于组分分压除以标准压力 p θ(p θ= 101.325kPa)，是无量 提问引出 －－板书 ――叙述内容， 语速慢，重复一 遍 ――板书 ――板书。 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书，强调 其书写 ――板书 图 4-1 正逆反应速率示意图 υ 正 ＝υ 逆
教学过程 批注 纲的量。由它得到的K也是无量纲的量。 对溶液中的反应，标准状态（压力p°=101.325kPa)下，对任一反应： 一一板书 aA(g)+bB(g)fF(g)+hH(g) 其标准平衡常数表达式为： K-(F)/V-() [c(A)/cc(B)/c 式中，cg(A)/ce、ceg(B)/ce、c(F)/e、c,(H)/ce分别为A、B、F、H组分 平衡时的相对浓度(c9=Imol-dm)。是无量纲的量，故K也无量纲。K9和K9与K, 和K存在如下对应关系： K=p≤p哈四 p(A)·PB) )+-a+=Kp)厂a Ko(B).c ( ce(A).c(B) (1+-(=K.(c0)-Av 在以往的教课书或参考书中，多采用实验平衡常数。为了计算方便和统一，在 本书中有关平衡的运算采用标准平衡常数。 注意： 一一语速慢，强 (①)平衡常数K只与反应温度有关，与浓度和压力无关，故在使用平衡常数K 调 时，必须注明反应温度。 (2)平衡常数K表达式要与一定的化学方程式相对应。同一反应在同一条件下， 若方程式书写形式不同，则平衡常数的值就不同。 例如合成氨反 (3)若有纯固体、纯液体参加化学反应，则固体、液体的浓度在平衡常数的表达式 公 中不写出， (4)在稀水溶液中进行的反应，水的浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不书写， -一举例说明 但在非水溶液中的反应，若有水参加，则水的浓度不可视为常数，必须写在平衡常数表 达式中。 5.1.3多重平衡体系 通常我们见到的化学平衡体系，往往同时包含多个相互有关的平衡，体系内有 些物质同时参加了多个平衡，这种平衡体系，称之为多重平衡体系。得出多重平衡规则： 一一举例说明， (1)假若一个反应由几个分反应之和构成，则总反应的平衡常数等于各分反应平 并重复强调要 衡常数之积： K8=K°xK号×K9: 求同学必须掌 握 (2)假若一个反应由两个反应之差构成，则总反应的平衡常数等于两个分反应平 衡常数之商。 K8= K9 应用多重平衡规则时，应注意所有平衡常数必须是相同温度时的值。 第二节平衡常数与自由能 一一板书 平衡常数是研究化学反应的重要数据，它可由实验测得，也可根据热力学数据计算 而得。 当反应达到平衡时，△，Gm(T)=0,此时反应商Q中的各相对分压，就成了平衡 相对分压，Q的数值就等于平衡常数K8,即 △，G8(D=-RTnK9 K9=-4G) ， 一板书 2.303RT
教 学 过 程 批 注 纲的量。由它得到的 θ Kp 也是无量纲的量。 对溶液中的反应，标准状态(压力 p θ=101.325kPa)下，对任一反应: a A(g) +b B(g) f F(g)+hH(g) 其标准平衡常数表达式为： θ Kc ＝ a b f h c c c c c c c c [ (A)/ ] [ (B)/ ] [ (F)/ ] [ (H)/ ] θ eq θ eq θ eq θ eq 式中， θ ceq(A)/c 、 θ eq c (B)/c 、 θ ceq(F)/c 、 θ ceq(H)/c 分别为 A、B 、F、H 组分 平衡时的相对浓度(c θ= 1mol·dm-3)。是无量纲的量，故 θ Kc 也无量纲。 θ Kc 和 θ Kp 与 Kp 和 Kc存在如下对应关系： θ Kp ＝ + − + − = ) ( ) 1 ( (A) (B) (F) (H) θ p ( ) ( ) θ eq eq eq eq K P p p p p p f h a b a b f h θ Kc ＝ + − + − = ( ) 1 ( (A) (B) (F) (H) θ c ( ) ( ) θ eq eq eq eq K c c c c c c f h a b a b f h ) 在以往的教课书或参考书中，多采用实验平衡常数。为了计算方便和统一，在 本书中有关平衡的运算采用标准平衡常数。 注意： (1) 平衡常数 θ K 只与反应温度有关，与浓度和压力无关，故在使用平衡常数 θ K 时，必须注明反应温度。 (2) 平衡常数 θ K 表达式要与一定的化学方程式相对应。同一反应在同一条件下， 若方程式书写形式不同，则平衡常数的值就不同。 (3) 若有纯固体、纯液体参加化学反应，则固体、液体的浓度在平衡常数的表达式 中不写出， (4) 在稀水溶液中进行的反应，水的浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不书写， 但在非水溶液中的反应，若有水参加，则水的浓度不可视为常数，必须写在平衡常数表 达式中。 5.1.3 多重平衡体系 通常我们见到的化学平衡体系，往往同时包含多个相互有关的平衡，体系内有 些物质同时参加了多个平衡，这种平衡体系，称之为多重平衡体系。得出多重平衡规则： （1）假若一个反应由几个分反应之和构成，则总反应的平衡常数等于各分反应平 衡常数之积： θ K总 ＝ θ 3 θ 2 θ K1 K K ……； （2）假若一个反应由两个反应之差构成，则总反应的平衡常数等于两个分反应平 衡常数之商。 θ K总 ＝ θ 2 θ 1 K K 应用多重平衡规则时，应注意所有平衡常数必须是相同温度时的值。 第二节 平衡常数与自由能 平衡常数是研究化学反应的重要数据，它可由实验测得，也可根据热力学数据计算 而得。 当反应达到平衡时， rGm (T)= 0，此时反应商 Q 中的各相对分压，就成了平衡 相对分压，Q 的数值就等于平衡常数 θ Kp ，即 θ rGm (T) =-RTln θ Kp ， θ Kp = - . RT G T 2 303 ( ) θ r m ――板书 ――语速慢，强 调 例 如 合成 氨 反 应 ――举例说明 ――举例说明， 并 重 复强 调 要 求 同 学必 须 掌 握 ――板书 ――板书
教学过程 批注 可以看出，在一定温度下，△，G(T)的数值越负，K值就越大，表示反应越完 一举例计算 全：△，G(T)的值越正，K9值就越小，表示反应进行得越不完全。因此，△G(T) 说明(2个) 和平衡常数一样是表明化学反应进行限度的物理量。△，G(T)可以根据热力学数据求 得，利用它就能方便地计算出给定反应的平衡常数。 三.小结：(3分钟) (1)化学平衡及化学平衡的特征： (2)平衡常数的意义及多重平衡的平衡常数： (3)平衡常数与自由能变。 四.布置作业： 附板书设计 主板 副板 第一节平衡常数 5.1化学平衡 5.1.1化学平衡 5.1.1.1化学平衡的特征 ①化学平衡是动态平衡： 平衡状态 ②平衡时各物质浓度为平衡浓度： ③反应达到最大限度： ④平衡是相对的暂时的有条件的。 5.1.2平衡常数 5.1.2.1平衡常数的意义 图4-1正逆反应速率示意图 平衡体系中，各物质平衡浓度之间存在确定的定 量关系，称为平衡常数。 5.1.2.2实验平衡常数 5.1.2.3标准平衡常数 5.1.3多重平衡体系 第二节平衡常数与自由能 △，G8(D=-RInK8 ，K9=-4G() 例题 2.303RT
教 学 过 程 批 注 可以看出，在一定温度下, ( ) θ rGm T 的数值越负， θ Kp 值就越大，表示反应越完 全； ( ) θ rGm T 的值越正， θ Kp 值就越小，表示反应进行得越不完全。因此， ( ) θ rGm T 和平衡常数一样是表明化学反应进行限度的物理量。 ( ) θ rGm T 可以根据热力学数据求 得，利用它就能方便地计算出给定反应的平衡常数。 三．小结：（3 分钟） （1）化学平衡及化学平衡的特征； （2）平衡常数的意义及多重平衡的平衡常数； （3）平衡常数与自由能变。 四．布置作业： 附板书设计 主板 副板 第一节平衡常数 5.1 化学平衡 5.1.1 化学平衡 5.1.1.1 化学平衡的特征 ①化学平衡是动态平衡； ②平衡时各物质浓度为平衡浓度； ③反应达到最大限度； ④平衡是相对的暂时的有条件的。 5.1.2 平衡常数 5.1.2.1 平衡常数的意义 平衡体系中，各物质平衡浓度之间存在确定的定 量关系，称为平衡常数。 5.1.2.2 实验平衡常数 5.1.2.3 标准平衡常数 K θ 5.1.3 多重平衡体系 第二节 平衡常数与自由能 θ rGm (T) =-RTln θ Kp ， θ Kp = - . RT G T 2 303 ( ) θ r m 例题 ― ― 举例 计 算 说明（2 个） υ 正 图 4-1 正逆反应速率示意图