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化学反应限度和平衡常数备课教案
序号 周次
授课章节 名称 学习情境8 物质及变化 任务四 （2）化学反应限度和平衡常数
教学目的 掌握化学反应的限度、平衡常数和影响化学平衡移动的因素
教学重点 化学反应的限度、平衡常数影响化学平衡移动的因素 教学难点 平衡常数的表达，产率计算
课型 新授课 学时
教学条件 多媒体教室
教学过程 时间分配 能力培养
Ⅰ.组织教学 复习自发过程与热力学第二定律；化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算及其应用 10分钟 理解 表达
Ⅱ.教学过程 三、 化学反应的限度和平衡常数 1．可逆反应与化学平衡 实践证明，一切化学反应既可以正向进行亦可以逆向进行。许多化学反应在进行中，逆向反应比较显著，正向反应和逆向反应均有一定的程度，这种反应通常称为“可逆反应”。 所有可逆反应经过一段时间后，均会到达正逆两个方向的反应速率相等的平衡状态。化学平衡只是相对的和暂时的。 2．平衡常数 处在平衡状态的化学反应中各物质的浓度称为“平衡浓度”。反应物和生成物平衡浓度之间的定量关系可用平衡常数来表达。 （1） 实验平衡常数 大量实验证明，在一定温度下，任何可逆反应： 温度T时，平衡浓度、、、之间的关系为： （8-57） 式中，是常数，叫做该反应在温度T时的浓度平衡常数。 对于气相物质发生的可逆反应，用平衡时各气体的分压代替平衡浓度得到压力平衡常数： （8-58） 浓度平衡常数和压力平衡常数都是反应系统达到平衡后，通过实验测定系统中反应物和产物的平衡浓度或压力数据计算得到的，因此统称为实验平衡常数。若反应前后分子数不同时，和有量纲，且随反应量纲不同而不同。 和的关系为： 。其中。 当平衡表达式中既有浓度又有分压项时的平衡常数，称为混合平衡常数，用K表示。 （2） 标准平衡常数 在一定温度下，任何可逆反应： 如反应在溶液中进行，则 （8-59） 如是气体反应，则 （8-60） 热力学中， 为标准平衡常数，简称为平衡常数。与实验平衡常数不同的是，标准平衡常数无量纲。 （3）平衡常数的性质 平衡常数是可逆反应的特征常数，它表示在一定条件下，可逆反应进行的程度。值愈大，表明正反应进行得越完全，亦即反应物转化为生成物的程度愈大；反之，值愈小，表明反应物转化为生成物的程度愈小。平衡常数是温度的函数，而与参与平衡的物质的量无关。 （4）书写平衡常数表达式时应注意以下几点： 第一，平衡常数表达式中，各产物相对浓度或相对分压幂的乘积在分子，各反应物相对浓度或相对分压幂的乘积在分母。各物质相对浓度或相对分压必须是平衡态时的相对浓度或相对分压。 第二，平衡常数表达式要与相应的化学计量方程式一一对应。 第三，化学反应中以固态、纯液态和稀溶液溶剂等形式存在的组分，其浓度或分压不写入平衡常数表达式中。 （5） 化学平衡常数服从多重平衡规则：对于化学反应方程式①、②和③： 化学方程式 ③ = ① + ② K3 = K1 · K2 化学方程式 ③ = ① -② K3 = K1/K2 化学方程式 ③ = n ×① 化学方程式 ③ = (1 / n) ×① 3. 平衡常数与吉布斯自由能变 如对任一可化学反应： 可推出吉布斯自由能变与标准自由能变有如下关系。 （8-61） 式（8-61）称为化学反应等温方程，也叫van/t Hoff等温方程。 式中Q称为反应商。 式中各物质的浓度并非平衡时的浓度，是任意反应状态下的浓度。若反应系统中有气体或全部都是气体参与的反应，则Q中的就用 代替。 显然，当化学反应处于平衡时Q=，且=0 代入式（8-61）得 （8-62） 或 lg= （8-63） 可以看出，负值越大，值越大，表示反应进行的程度越大；反之，负值越小，值越小，表示反应进行的程度越小。 将式（8-62）代入（8-61）可得 （8-64） 由式（8-64）可看出，利用Q和进行比较可判断反应进行的方向。 当＞Q时＜0，正反应自发进行； 当＜Q时＞0，逆反应自发进行； 当= Q时= 0，系统处于平衡状态。 【例8-26】 【例8-27】 【例8-28】 教材“练一练” 4．影响化学平衡移动的因素 当外界条件改变时，平衡状态向另一种状态的转化过程叫平衡移动。所有平衡移动都服从吕·查德理原理，即改变平衡体系的条件之一，温度、压力或浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动。如合成氨的反应： N2（g）+3H2（g） 2NH3（g） =-92.2 kJ·mol-1 增加H2（或N2）的浓度或分压 平衡向右移动 减少NH3的浓度或分压 平衡向右移动 增加体系总压力 平衡向右移动 升高体系的温度 平衡向左移动 （1）浓度对化学平衡的影响 转化率= 【例8-29】 在化工生产中就是通过适当增加廉价或易得原料的投量，提高贵重或稀缺原料的转化率。 （2）压力对化学平衡的影响 增加反应物的分压或减小产物的分压，都将使Q＜，＜0，平衡向右移动。反之，增大产物的分压或减小反应物的分压，将使Q＞，＞0，平衡向左移动。这与浓度对化学平衡的影响完全相同。 增加体系的总压，平衡将向着气体分子数减少的方向移动。 【例8-30】 （3）温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响则不同，它是通过改变值而导致平衡发生移动。 （8-66） 从式（8-66）可看出温度对化学平衡的影响： 对于吸热反应，＞0，当温度升高，T2＞T1时，＞，说明平衡常数随温度的升高而增大，即升高温度使平衡向正反应方向——吸热反应方向移动；降低温度，T2＜T1时，＜，平衡常数随温度的降低而减小，即降低温度使平衡向逆反应方向——放热反应方向移动。 对于放热反应，＜0，当T2＞T1时，＜，表明平衡常数随温度的升高而减小，即升高温度使平衡向逆反应方向——吸热反应方向移动；降低温度，T2＜T1时，＞，平衡常数随温度的降低而增大，即降低温度，使平衡向正反应方向——放热反应方向移动。 总之，不论是吸热反应还是放热反应，当升高温度时，化学平衡总是向吸热反应方向移动；当降低温度时，化学平衡总是向放热反应方向移动。 【例8-31】 20分钟 15分钟 5分钟 30分钟 思考 分析 理解 演绎 理解 掌握 计算 理解 运用 分析 推理 应用 理解 掌握
Ⅲ.小结、布置作业 课后练习四（4、5、6、7） 5分钟 掌握 巩固
课后记 结合例题加强理解平衡常数的表达与书写，产率计算是重点，温度 对吸热反应和放热反应的影响要回判断，而且要熟练。

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