标准平衡常数 PPT课件
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求298.15 K标准状态下反应C (金刚石) = C(石墨) 的平衡常数。
金刚石和石墨都是固体，无法写 出Kɵ表达式，因此用定义式无法 计算！ 利用rGm = -RTln K 计算K
rGm = -RTln K的推导
范特霍夫(Van't Hoff) 化学反应等温式
rGm(T) = rGm (T) + RTlnQ
解：根据rGm = -RTln K ln K= rGm /-RT=190443/(8.314*298)
= 76.87
Kɵ = 2.414*1033
“稻草变黄金”的背后
中国科学技术大学的钱逸泰院士实验室 以CCl4和金属钠为原料，在973K时反 应制造出金刚石粉末和NaCl。反应方 程式为：
求该反应在973K下的标准平衡常数？
第二步 利用rGm = -RTln K 计算K
“造就美国总统的化学反应”
赫伯特·克拉克·胡佛是美国第31任总统； 24岁来中国河北唐山“打工”； 发现中国开采金矿水平低； 胡佛利用化学知识 “废物利用”，成了百万巨富。
氰化钠把金溶解： 2Au + 4NaCN + 1/2O2+ H2O = 2Na[Au(CN)2 ] + 2NaOH
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) 4.17 12.52 3.57
KӨ =
{p(NH3)/pӨ}2
{p(N2)/pӨ} {p(H2)/pӨ}3
{3.57*103)/100}2
=
{4.17*103)/100} {12.52*103)/100}3
Kɵ =1.56*10-5
“疯狂的金刚石”
锌把金还原： Zn +2Na[Au(CN)2] =Na2[Zn(CN)4] +2Au
“造就美国总统的化学反应”
2Au + 4NaCN + 1/2O2+ H2O = 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH
已知rGm (298K) = -190.443 kJ·mol-1
求 该反应在298K时的标准平衡常数
为什么我们有饭吃 ？ 为什么胡佛能当选美国总统 ？ 为什么“稻草能变成金刚石” ？
前情回顾
对任意反应： aA + bB = cC + dD
反应方向的判断 rGm <0
“金刚石疯了”
298.15 K标准状态下反应C (金刚石) = C(石墨) 的 rGm 为-2.9 (kJmol1) <0,金刚石自发变成石墨
非标准态下的 吉布斯函数变
标准态下的
反应熵
吉布斯函数变
当反应达到平衡时：rGm(T)=0
则：0 = rGm (T)+RTlnQeq 标准平衡常数K(T)为系统平衡状态的反应商Qeq；
rGm (T) = －RTln K(T)
1.3 利用rGm = -RTln K求K
第一步 求出rGm的值
方法一：查表获得fGm求rGm 方法二：利用rGm (T)≈rHm (298 K)－TrSm (298 K)
生化学院首届教师教学设计与技能竞赛
Better chemistry, better life!
标准平衡常数
主讲：朱连文 嘉兴学院生化学院
说课环节
1. 课程分析 2. 新课介绍 3. 学情分析 4. 教学设计
课程分析
1. 化学反应的基本原理 2. 物质结构基础理论 3. 溶液化学平衡 4. 滴定分析 5. 常用仪器分析 6. 元素化学
rGm (973K)= -1380.712 kJ·mol-1
“稻草变黄金”的化学原理
rGm (973K)= -1380712 J·mol-1
根据rGm = -RTln K ln K= rGm /-RT=1380712/(8.314*973)
= 170.7
Kɵ = 1.333*1074
化学反应速度
小结
2. 化学原理和现实案例无缝嫁接，展示化学的趣味性、 应用性、以及逻辑性;
3. 化学原理嫁接新闻时事，“引诱”学生独立思考， 分析问题，解决问题，勇敢表达捍卫自己的观点。
Better chemistry, better life!
标准平衡常数
主要内容及目标
主要内容： 标准平衡常数K的概念、表达式书写与计算 知识目标： 1. 掌握K表达式的书写 2. 掌握K的计算 能力目标：分析问题、利用原理解释现象的能力
金刚石“发疯”的背后隐藏着什么原理？
反应进行的程度
1.1 标准平衡常数Kɵ的概念
在一定温度下，某反应处于平衡状态时，生成物和反 应物活度（气体相对分压、溶液相对浓度）的化学计 量数的幂次方的乘积等于常数Kɵ，称为标准平衡常数 （无单位，量纲为1）
标准平衡常数是特征常数，与反应本性、来自百度文库度相关，而与浓 度、压强无关
Zn + 2Na[Au(CN)2] = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Thank you!
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
KӨ=p(CO2)/pӨ
Cr2O72-(aq) +H2O (l) 2CrO42-(aq)+2H+(aq)
KӨ =
{c(CrO42-) )/cӨ}2 {c(H+)/)/cӨ}2 c (Cr2O72-) )/cӨ
④ 标准平衡常数与反应式的写法有关。
(1) N2 + 3H2 ↔ 2NH3 (2) 1/2N2 + 3/2H2 ↔ NH3 (3) 2NH3 ↔ N2 + 3H2
新课介绍
标准平衡常数是衡量化学反应的一个重要指标，属于 化学反应原理当中的动力学部分，是连接热力学和动 力学的桥梁。
学情分析
1. “高中后遗症”，考试为目的； 2. “急功近利”，轻原理，重应用； 3. “鸦雀无声”，欠缺独立思考； 4. “雨过地不湿”，学而不用则罔。
教学设计
1. 生活、历史、科技前沿问题隐秘承载化学原理，引 起学生好奇心；
Science, 1998, 281, 246.
“稻草变黄金”的化学原理
同理可得：rSm= -129.983 J·mol-1·K-1
“稻草变黄金”的化学原理
rHm(298K)= -1507.205 kJ·mol-1 rSm(298K)= -129.983 J·mol-1·K-1
rGm (T)≈rHm (298 K)－TrSm (298 K) rGm (973K)≈rHm (298 K)－973rSm (298 K) = -1507.205*103 J·mol-1 – 973K*(-129.983 J·mol-1·K-1) = -1380712 J·mol-1
1. 标准平衡常数K的概念； 2. 标准平衡常数K表达式的书写（四个原则）； 3. 两种K的计算方法
(1) 利用K的定义式 (2) 利用rGm与K的关系： rGm = -RTln K
思考题
男子自制吸金球盗黄金 ，一年内疯狂吸金16斤 背后的化学原理是什么？
提示：从反应的类型、自发 性、以及进行程度角度解释
标准平衡常数的大小可体现反应进行的完全程度
Kɵ ≥ 107
反应完全进行
Kɵ ≤ 10–7
反应几乎不可能发生
10–7 ≤ Kɵ ≤ 107 可通过改变条件来促进反应进行
1.2 Kɵ表达式的书写
① 气相反应: 物质的分压用相对分压(p/p)表示
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) p=100 kPa
KӨ =
{p(SO3)/pӨ}2
{p(SO2)/pӨ}2 {p(O2)/pӨ}
② 液相反应: 物质的浓度用相对浓度(c/c) 表示
HAc H+ + Ac-
c=1 mol/L
{c(H+)/cӨ} {c(Ac-)/cӨ} KӨ =
{c(HAc)/cӨ}
③反应有纯固体、纯液体参加，或稀溶液中水 参加的反应，其浓度不出现在标准平衡常数表 达式中；
1.3 标准平衡常数K的计算
1. 定义式法
(1) 写出K表达式 (2)带入分压、浓度数值，计算求解
2. 利用rGm与K的关系计算
rGm = -RTln K
让全世界吃饱饭的反应
1918年诺贝尔化学奖 “舌尖上的化学反应”
合成氨反应 N2 + 3H2 ↔ 2NH3
1.3 Kɵ的计算——定义式法
已知合成NH3反应： 773K平衡时压力/103kPa 求标准平衡常数？
金刚石和石墨都是固体，无法写 出Kɵ表达式，因此用定义式无法 计算！ 利用rGm = -RTln K 计算K
rGm = -RTln K的推导
范特霍夫(Van't Hoff) 化学反应等温式
rGm(T) = rGm (T) + RTlnQ
解：根据rGm = -RTln K ln K= rGm /-RT=190443/(8.314*298)
= 76.87
Kɵ = 2.414*1033
“稻草变黄金”的背后
中国科学技术大学的钱逸泰院士实验室 以CCl4和金属钠为原料，在973K时反 应制造出金刚石粉末和NaCl。反应方 程式为：
求该反应在973K下的标准平衡常数？
第二步 利用rGm = -RTln K 计算K
“造就美国总统的化学反应”
赫伯特·克拉克·胡佛是美国第31任总统； 24岁来中国河北唐山“打工”； 发现中国开采金矿水平低； 胡佛利用化学知识 “废物利用”，成了百万巨富。
氰化钠把金溶解： 2Au + 4NaCN + 1/2O2+ H2O = 2Na[Au(CN)2 ] + 2NaOH
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) 4.17 12.52 3.57
KӨ =
{p(NH3)/pӨ}2
{p(N2)/pӨ} {p(H2)/pӨ}3
{3.57*103)/100}2
=
{4.17*103)/100} {12.52*103)/100}3
Kɵ =1.56*10-5
“疯狂的金刚石”
锌把金还原： Zn +2Na[Au(CN)2] =Na2[Zn(CN)4] +2Au
“造就美国总统的化学反应”
2Au + 4NaCN + 1/2O2+ H2O = 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH
已知rGm (298K) = -190.443 kJ·mol-1
求 该反应在298K时的标准平衡常数
为什么我们有饭吃 ？ 为什么胡佛能当选美国总统 ？ 为什么“稻草能变成金刚石” ？
前情回顾
对任意反应： aA + bB = cC + dD
反应方向的判断 rGm <0
“金刚石疯了”
298.15 K标准状态下反应C (金刚石) = C(石墨) 的 rGm 为-2.9 (kJmol1) <0,金刚石自发变成石墨
非标准态下的 吉布斯函数变
标准态下的
反应熵
吉布斯函数变
当反应达到平衡时：rGm(T)=0
则：0 = rGm (T)+RTlnQeq 标准平衡常数K(T)为系统平衡状态的反应商Qeq；
rGm (T) = －RTln K(T)
1.3 利用rGm = -RTln K求K
第一步 求出rGm的值
方法一：查表获得fGm求rGm 方法二：利用rGm (T)≈rHm (298 K)－TrSm (298 K)
生化学院首届教师教学设计与技能竞赛
Better chemistry, better life!
标准平衡常数
主讲：朱连文 嘉兴学院生化学院
说课环节
1. 课程分析 2. 新课介绍 3. 学情分析 4. 教学设计
课程分析
1. 化学反应的基本原理 2. 物质结构基础理论 3. 溶液化学平衡 4. 滴定分析 5. 常用仪器分析 6. 元素化学
rGm (973K)= -1380.712 kJ·mol-1
“稻草变黄金”的化学原理
rGm (973K)= -1380712 J·mol-1
根据rGm = -RTln K ln K= rGm /-RT=1380712/(8.314*973)
= 170.7
Kɵ = 1.333*1074
化学反应速度
小结
2. 化学原理和现实案例无缝嫁接，展示化学的趣味性、 应用性、以及逻辑性;
3. 化学原理嫁接新闻时事，“引诱”学生独立思考， 分析问题，解决问题，勇敢表达捍卫自己的观点。
Better chemistry, better life!
标准平衡常数
主要内容及目标
主要内容： 标准平衡常数K的概念、表达式书写与计算 知识目标： 1. 掌握K表达式的书写 2. 掌握K的计算 能力目标：分析问题、利用原理解释现象的能力
金刚石“发疯”的背后隐藏着什么原理？
反应进行的程度
1.1 标准平衡常数Kɵ的概念
在一定温度下，某反应处于平衡状态时，生成物和反 应物活度（气体相对分压、溶液相对浓度）的化学计 量数的幂次方的乘积等于常数Kɵ，称为标准平衡常数 （无单位，量纲为1）
标准平衡常数是特征常数，与反应本性、来自百度文库度相关，而与浓 度、压强无关
Zn + 2Na[Au(CN)2] = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Thank you!
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
KӨ=p(CO2)/pӨ
Cr2O72-(aq) +H2O (l) 2CrO42-(aq)+2H+(aq)
KӨ =
{c(CrO42-) )/cӨ}2 {c(H+)/)/cӨ}2 c (Cr2O72-) )/cӨ
④ 标准平衡常数与反应式的写法有关。
(1) N2 + 3H2 ↔ 2NH3 (2) 1/2N2 + 3/2H2 ↔ NH3 (3) 2NH3 ↔ N2 + 3H2
新课介绍
标准平衡常数是衡量化学反应的一个重要指标，属于 化学反应原理当中的动力学部分，是连接热力学和动 力学的桥梁。
学情分析
1. “高中后遗症”，考试为目的； 2. “急功近利”，轻原理，重应用； 3. “鸦雀无声”，欠缺独立思考； 4. “雨过地不湿”，学而不用则罔。
教学设计
1. 生活、历史、科技前沿问题隐秘承载化学原理，引 起学生好奇心；
Science, 1998, 281, 246.
“稻草变黄金”的化学原理
同理可得：rSm= -129.983 J·mol-1·K-1
“稻草变黄金”的化学原理
rHm(298K)= -1507.205 kJ·mol-1 rSm(298K)= -129.983 J·mol-1·K-1
rGm (T)≈rHm (298 K)－TrSm (298 K) rGm (973K)≈rHm (298 K)－973rSm (298 K) = -1507.205*103 J·mol-1 – 973K*(-129.983 J·mol-1·K-1) = -1380712 J·mol-1
1. 标准平衡常数K的概念； 2. 标准平衡常数K表达式的书写（四个原则）； 3. 两种K的计算方法
(1) 利用K的定义式 (2) 利用rGm与K的关系： rGm = -RTln K
思考题
男子自制吸金球盗黄金 ，一年内疯狂吸金16斤 背后的化学原理是什么？
提示：从反应的类型、自发 性、以及进行程度角度解释
标准平衡常数的大小可体现反应进行的完全程度
Kɵ ≥ 107
反应完全进行
Kɵ ≤ 10–7
反应几乎不可能发生
10–7 ≤ Kɵ ≤ 107 可通过改变条件来促进反应进行
1.2 Kɵ表达式的书写
① 气相反应: 物质的分压用相对分压(p/p)表示
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) p=100 kPa
KӨ =
{p(SO3)/pӨ}2
{p(SO2)/pӨ}2 {p(O2)/pӨ}
② 液相反应: 物质的浓度用相对浓度(c/c) 表示
HAc H+ + Ac-
c=1 mol/L
{c(H+)/cӨ} {c(Ac-)/cӨ} KӨ =
{c(HAc)/cӨ}
③反应有纯固体、纯液体参加，或稀溶液中水 参加的反应，其浓度不出现在标准平衡常数表 达式中；
1.3 标准平衡常数K的计算
1. 定义式法
(1) 写出K表达式 (2)带入分压、浓度数值，计算求解
2. 利用rGm与K的关系计算
rGm = -RTln K
让全世界吃饱饭的反应
1918年诺贝尔化学奖 “舌尖上的化学反应”
合成氨反应 N2 + 3H2 ↔ 2NH3
1.3 Kɵ的计算——定义式法
已知合成NH3反应： 773K平衡时压力/103kPa 求标准平衡常数？