第四章“化学平衡”【学习目标与要求】1、学习目标（1）价值目标：使用唯物辩证中对立统一规律去阐释勒夏特列原理。【课程目标1】【课程目标2】（2）知识目标：了解平衡常数K的意义，夯实知识基础，具备一定的理论素养。【课程目标1】（3）能力目标：学会使用化学反应等温式计算△rGm并判断非标准态下化学反应的方向性。【课程目标1】【课程目标3】2、学习要求深化对平衡常数的认识和理解，能够理解平衡常数K与吉布斯自由能（△rGm）的关系；掌握化学反应等温式和Q/K作为过程判据的方法。【课程目标1】【教学目标】3.1平衡常数K与吉布斯自由能（△rGm）的关系，△rGm=一RTInK，利用公式计算平衡常数K或△Gm。3.2掌握化学反应等温式，Van'tHoff方程AGm=△Gm+RTlnQ的意义及其相关的计算与应用。利用函数△Gm或AGm判断标准态及非标准态下化学反应的方向性。3.3掌握Q/K作为过程判据的方法。3.4掌握温度、压力、浓度、催化剂对化学平衡移动的影响以及平衡移动原理，能够根据条件的变化判断化学反应的移动。【教学重点与难点】1、教学重点1、平衡常数K与吉布斯自由能（△rGm）的关系及相关计算，Van'tHoff方程△Gm=△rGm2十RTlnQ的应用2、化学反应方向的判据，化学平衡的移动【课程目标1】2、教学难点1.平衡常数K与吉布斯自由能（△rGm）的关系及相关计算
第四章“化学平衡” 【学习目标与要求】 1、学习目标 （1）价值目标：使用唯物辩证中对立统一规律去阐释勒夏特列原理。 【课程目标1】【课程目标2】 （2）知识目标：了解平衡常数 Kθ的意义，夯实知识基础，具备一定的理论素养。 【课程目标1】 （3）能力目标： 学会使用化学反应等温式计算 ΔrGm并判断非标准态下化学反应的方向性。 【课程目标1】【课程目标3】 2、学习要求 深化对平衡常数的认识和理解，能够理解平衡常数 Kθ与吉布斯自由能 （ΔrGm θ）的关系；掌握化学反应等温式和Q/Kθ作为过程判据的方法。 【课程目标1】 【教学目标】 3.1 平衡常数 Kθ 与吉布斯自由能（ΔrGm θ）的关系，ΔrGm θ＝－RTlnKθ，利 用 公式计算平衡常数 Kθ 或 ΔrGm θ。 3.2 掌握化学反应等温式，Van't Hoff 方程 ΔrGm＝ΔrGm θ＋RTlnQ 的意义及其 相关的计算与应用。利用函数 ΔrGm θ 或 ΔrGm 判断标准态及非标准态下化学反应 的方向性。 3.3 掌握 Q/Kθ 作为过程判据的方法。 3.4 掌握温度、压力、浓度、催化剂对化学平衡移动的影响以及平衡移动原 理，能够根据条件的变化判断化学反应的移动。 【教学重点与难点】 1、教学重点 1、平衡常数 Kθ 与吉布斯自由能（ΔrGm θ）的关系及相关计算，Van't Hoff 方 程 ΔrGm＝ΔrGm θ ＋RTlnQ 的应用 2、化学反应方向的判据，化学平衡的移动【课程目标 1】 2、教学难点 1. 平衡常数 Kθ 与吉布斯自由能（ΔrGm θ）的关系及相关计算
2.VantHoff方程AGm=△,Gme+RTlnO的应用【课程目标1课程目标3】【教学方法】讲授法、案例式教学法、讨论法【课程目标1】【课程目标2】【教学手段】多媒体、雨课堂。【课程目标1】【课程目标2】【教学过程】可逆的化学反应进行到一定程度，达到动态平衡CO(g)+H(g)CO(g)+H,0(8）(1)(2)Agt + Cr AgCI似乎（1）和（2）的进行程度很不一样要用一个物理量来表明其大小，定量描述之，引入平衡常数的概念。85-1平衡常数一、经验平衡常数反应物或反应物与生成物按一定比例组成反应混合物，平衡时，各组分的浓度不再改变但反应混合物的组成不同时，平衡体系的组成并不相同.看如下的反应数据：[CO][HO]平衡浓度/mol:dm3起始浓度/mol-dm3[CO][H]H,OcoHcoHO00HCO0231) 0.010.01O0.004 0.004 0.006 0.0062) 0.010.0200230.0022 0.0122 0.0078 0.00782.43) 0.010.010.00100.0041 0.0041 0.0089 0.00594) 000.020.020.0082 0.0082 0.0118 0.01182.1[CO][HO]尽管平衡组成不同，但[CO2[H}的值是不变的;对于化学计量数不全是1的反应，如：[H][]2H(工 H:( + 1( 平衡时,[H)的值保持一定.对于一般可道反应：aA+bB — gG+hH[G]-平衡时,[A][B]，K是平衡常数。K称为经验平衡常数。上述的结果可表述为：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂的连乘积与反应物浓度幂的连乘积之比，是一个常数，幂指数为化学计量数。从经验平衡常数K的表达式中可以看出，的单位是：[moldm]e+)-（*)即为浓度的某次幂。当（g+h）=（a+b）时，K为纯数，无单位。对于气相反应，平衡时各物质的分压不变，仍有类似的关系式：[Pa][P]"- KPaA( + bB(二 gc( + H( 平衡时, [PA[Pa]Kp也是一种经验平衡
2. Van't Hoff 方程 ΔrGm＝ΔrGm θ＋RTlnQ 的应用【课程目标 1】【课程目标 3】 【教学方法】讲授法、案例式教学法、讨论法【课程目标 1】【课程目标 2】 【教学手段】多媒体、雨课堂。【课程目标 1】【课程目标 2】 【教学过程】 可逆的化学反应进行到一定程度, 达到动态平衡. 似乎 (1) 和 (2) 的进行程度很不一样. 要用一个物理量来表明其大小, 定量描述之. 引入 平衡常数的概念。 §5-1 平衡常数 一、经验平衡常数 反应物或反应物与生成物按一定比例组成反应混合物. 平衡时, 各组分的浓度不再改变; 但反应混合物的组成不同时, 平衡体系的组成并不相同. 看如下的反应数据: 尽管平衡组成不同, 但 的值是不变的;对于化学计量数不全是 1 的反应, 如: 平衡时, 的值保持一定.对于一般可逆反应： aA + bB —— gG + hH 平衡时, ，K 是平衡常数。K 称为经验平衡常数。 上述的结果可表述为: 在一定温度下, 可逆反应达到平衡时, 生成物浓度幂的连乘积与反应物浓度幂的连乘 积之比, 是一个常数, 幂指数为化学计量数。 从经验平衡常数 K 的表达式中可以看出, K 的单位是: 即为浓度的某 次幂。当 (g + h ) = ( a + b ) 时, K 为纯数, 无单位。 对于气相反应, 平衡时各物质的分压不变, 仍有类似的关系式: 平衡时, KP 也是一种经验平衡
常数，称为分压平衡常数．而用浓度表示的经验平衡常数，则称为浓度平衡常数Kc。对于气相反应，既有Kc，也有Ke，表达的是同一平衡态，但数值可以不同。Kc和Kr之间可以相互换算，相关的式子有：PV=nRTP=(n/V) RTP=CRTC为浓度（换算时，要注意各物理量的单位。）在书写Kc或Kp表达式时，只写浓度或分压可变的溶液相和气压，固态和纯液态物质，不写入。如：CaCO,(s) →CaO(s) +CO,(g)s不写入，Kp=Pc02CrOf(a) +H,O0 → 2CrO,'(ag) + 2H(gKe - [Cro-}[H?H,O,为1 不写入[CO,"-]平衡常数之间有一定的关系，要熟练掌握[NH:]Ke-N+3H→2NH[N[H][NH]1/2N,+3/2H→NHKc'-[N"[HKe"= (Ke')*计量数扩大 2倍，K乘 2 次方。[B]°K'=[正反应：aAbB[A]*K"= [A"逆反应：bB→aA[8]K-1K"*互逆的两个反应，其平衡常数互为倒数[NO]Ki=2NO+O→2NO,(1)[NO]'[O][N2O-]K2 =2NO2 → N,O,(2)[NO]"(1)+(2)得[N20-]2NO+ONO(3)K3-[NO]'[O]即：Ks=K,·Kz反应式相加(减)，平衡常数相乘（除)二、标准平衡常数将平衡浓度或平衡分压分别除以各自标准态的数值，即得平衡时的相对浓度或相对分压相对的意义是：对于标准态数值的倍数
常数, 称为分压平衡常数. 而用浓度表示的经验平衡常数, 则称为浓度平衡常数 KC 。 对于气相反应,既有 KC ,也有 KP , 表达的是同一平衡态, 但数值可以不同。 KC 和 KP 之间可以相互换算, 相关的式子有: PV=nRT P=(n/V)RT P=CRT C 为浓度 (换算时, 要注意各物理量的单位。) 在书写 KC 或 KP 表达式时, 只写浓度或分压可变的溶液相和气压, 固态和纯液态物质, 不写入。如： 平衡常数之间有一定的关系, 要熟练掌握. *计量数扩大 2 倍, K 乘 2 次方。 *互逆的两个反应, 其平衡常数互为倒数 即: K3 = K1·K2 反应式相加(减), 平衡常数相乘(除) 二、标准平衡常数 将平衡浓度或平衡分压分别除以各自标准态的数值, 即得平衡时的相对浓度或相对分压. 相对的意义是:对于标准态数值的倍数
例：浓度[A]=5 mol-dm3相对浓度为：[A]_5mol·dm-325C1mol.dm-3分压P,=10×1.013×10Pa相对分压为：Pa_10×1.013×10'Pa=10p=1×1.013×10°Pa故相对浓度和相对分压都是没有单位的量。平衡时，相对浓度和相对分压不变。对一般反应：aA(aq)+bB(aq)gG(aq) +hH(aq)() (碧)(()平衡时：对气相反应：aA(g)+bB(g) gG(g) + hH(g)(部)(台)KO-()()平衡时：对于复相反应,如:CaCO3(s)一—CaO(s)+CO2(g)纯固相的xi=1，其标准态为x=1，相除结果为1，不必写入表示式中，故平衡时Pco1KS=po对于不含气相物质的反应，K和经验平衡常数K在数值上相等，因为标准态的值为1.但是，有气相物质参加的反应,K和K之间经常不相等因为标准态P° 1.例1.反应：A(g）→2B(g)在某温度达到平衡时，各组分的分压均为1.013x10FPa，求其经验平衡常数Kp和标准平衡常数K°。解：Pr?(1.013 ×10° Pa)2=1.013 ×10°PaKp:PA1.013×10Pa(1.01310 Pa)2(9)21(1.01340Pag=1-a1.013410Pa11.01310Pa三、平衡转化率反应达到平衡状态，表示反应进行到最大程度，故平衡常数的大小可以表示出反应进行的程度
例: 浓度 [A] = 5 故相对浓度和相对分压都是没有单位的量。平衡时, 相对浓度和相对分压不变。 对一般反应: aA(aq) + bB(aq) —— gG(aq) + hH(aq) 平衡时： 对气相反应: aA(g) + bB(g) —— gG(g) + hH(g) 平衡时： 对于复相反应, 如: CaCO3(s) —— CaO(s) + CO2(g) 纯固相的 xi = 1, 其标准态为 xi = 1, 相除结果为 1 , 不必写入表示式中, 故平衡时: 对于不含气相物质的反应, 和经验平衡常数 K 在数值上相等, 因为标准态的值为 1. 但是, 有气相物质参加的反应, 和 K 之间经常不相等. 因为标准态 ≠ 1. 例 1. 反应: 在某温度达到平衡时, 各组分的分压均为 , 求其 经验平衡常数 Kp 和标准平衡常数 。 三、平衡转化率 反应达到平衡状态, 表示反应进行到最大程度, 故平衡常数的大小可以表示出反应进行 的程度
例2.反应CO(g)+HO(g)一一H2(g)+CO2(g)在某温度时,K。=9,求CO和HO的起始浓度皆为0.02mol:dm时，co的转化率。解：CO(g) + H2O(g)H2(g) +CO2(g)00to 0.020.020.02-x0.02-xxXtx?[H][CO]Kc:7=9(0.02 -x)[CO][HO]若改变温度，使Kc=1，则可求得转化率为50%x= ±3,0.02 - xx - 0.015(mol .am-3)co已转化掉0.015mo！?am-3转化率-[CO]—0.015=75%0.02[co]jt.在其余条件相同的前提下，K值越大，转化率越高，反应进行程度越高。解此类题目的关键是：(1)将平衡浓度表示清楚(2)代到平衡常数表示式中（3）解方程。四、判断化学反应的方向[B]°年Kc =[A]°平不平衡时，A,B当然也有具体的浓bB平衡时：某化学反应达aA度数值。Q=[B)[AP Q 称为某时刻的反应商，其表示式类似于 K 的表达式，只是浓度不是平令：衡浓度。下面讨论：O与K。的大小如何与反应方向有关联。[B]",[B]"*当Q<K。即[A《[A·应同时有:分子[]"[]而分母[A][A**若是基元反应，则：v.=k[B]，v=k[B]<v平V+=k[A]，+?=k[A]平V,>+平"：V.=V+平，：Q<Kc时，.>V+(反应正向进行）同理，可以得出：若Q>K。时，反应逆向进行：Q=K。时
例 2. 反应 CO(g) + H2O(g) —— H2(g) + CO2(g) 在某温度时, Kc = 9, 求 CO 和 H2O 的起 始浓度皆为 0.02 时, CO 的转化率。 解： 若改变温度, 使 Kc = 1, 则可求得转化率为 50%. 在其余条件相同的前提下, K 值越大, 转化率越高, 反应进行程度越高. 解此类题目的关键是: (1) 将平衡浓度表示清楚 (2) 代到平衡常数表示式中 (3) 解方程。 四、判断化学反应的方向 某化学反应达 平衡时: 不平衡时, A, B 当然也有具体的浓 度数值。 令: Q 称为某时刻的反应商, 其表示式类似于 K 的表达式, 只是浓度不是平 衡浓度。 下面讨论: Q 与 Kc 的大小如何与反应方向有关联。 当 Q < Kc, 即: 应同时有:分子 而分母 若是基元反 应, 则： (反应正向进行) 同理, 可以得出: 若 Q > Kc 时, 反应逆向进行; Q = Kc 时