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大学无机化学化学平衡学习教案一、教学内容本节课的教学内容来自于《大学无机化学》的第四章“化学平衡”。
本章主要介绍了化学平衡的概念、平衡常数、影响平衡的因素以及勒夏特列原理。
具体内容包括：1. 化学平衡的概念：等效平衡、可逆反应、平衡状态等。
2. 平衡常数：平衡常数的定义、表达式、分类及计算方法。
3. 影响平衡的因素：浓度、温度、压力、催化剂等。
4. 勒夏特列原理：勒夏特列原理的定义、表达式及其应用。
二、教学目标1. 理解化学平衡的概念，掌握平衡状态的判断方法。
2. 掌握平衡常数的定义、表达式及计算方法。
3. 了解影响化学平衡的因素，能够分析实际问题中的平衡移动。
4. 理解勒夏特列原理，能够运用勒夏特列原理解释实际问题。
三、教学难点与重点1. 教学难点：平衡常数的计算方法，勒夏特列原理的应用。
2. 教学重点：化学平衡的概念，影响平衡的因素。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、黑板、粉笔。
2. 学具：教材《大学无机化学》、笔记本、笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过一个简单的化学反应实例，引导学生思考化学平衡的概念。
2. 理论讲解：讲解化学平衡的概念、平衡状态的判断方法，平衡常数的定义、表达式及计算方法。
3. 例题讲解：分析实际问题，运用平衡常数和勒夏特列原理进行解答。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识，解答一些有关化学平衡的问题。
5. 课堂讨论：引导学生探讨影响化学平衡的因素，以及平衡移动的原理。
六、板书设计1. 化学平衡的概念2. 平衡状态的判断方法3. 平衡常数的定义、表达式及计算方法4. 影响化学平衡的因素5. 勒夏特列原理的表达式及应用七、作业设计N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)2. 答案：K = (PH3)^2 / (PN2 PH2)^3八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对化学平衡的概念和影响平衡的因素掌握较好，但在运用平衡常数和勒夏特列原理解决实际问题时，部分学生还存在一定的困难。
第四章 化学平衡一、可逆反应和化学平衡在一定条件下，一个化学反应可以按照反应方程式从左到右进行，又可以从右向左进行，这就叫做化学反应的可逆性。
化学平衡具有以下特点：（1）在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，平衡组成不再随时间变化；（2）化学平衡是动态平衡，从微观上看正、逆反应仍在进行，只是由于=υυ正逆，单位时间内各物质的生成量和消耗量相等，所以总的结果是各物质的浓度都保持不变；（3）在相同的条件下，只要反应开始时各种原子的数目相同，平衡组成与达到平衡的途径无关；（4）化学平衡是在一定条件下建立的，条件发生变化时，原来的平衡会被破坏，直至建立新的化学平衡。
二、平衡常数1、浓度平衡常数c K 与分压平衡常数p K大量实验发现，对任何可逆反应，不管反应始态如何，在一定温度下达到平衡时，各生成物浓度幂的乘积与反应物平衡浓度幂的乘积之比为一常数，称为化学平衡常数。
如反应 ()()A B C()D()a g b g c g d g ++[][][][]()()()()cdc a b c C c D K c A c B ⋅=⋅式中，c K 称为浓度平衡常数。
由于温度一定时，气体的分压与浓度成正比，可用平衡时的分压代替浓度，即[][][][]()()()()cdp a b p C p D K p A p B ⋅=⋅式中，p K 称为分压平衡常数。
由于c K 和p K 都是通过考察实验数据得到的，因此称为实验平衡常数（又称经验平衡常数）。
实验平衡常数是有单位的，其单位由平衡常数表达式来决定，但在使用时，通常只给出数值而不标出单位。
应用理想气体状态方程和分压定律，可得()np c K K RT ∆=其中 ()()n c d a b ∆=+-+书写平衡常数表达式时注意的问题：（1）平衡常数表达式中各物质浓度均用平衡浓度（分压用平衡分压）（2）只写出有可变浓度或压强的物质，固体、纯液体和水不写出（3）平衡常数表达式和化学方程式的书写密切相关，同一反应，书写形式不同，平衡常数不同。
第四章 化学平衡内容提要1、反应进度反应进度描述了化学反应体系的状态，反应进度的变化表示为： Δξ=B∨∆Bn （4-1）当ξ =1时，就表示按给定的反应式进行了一个完整反应，也称发生了一个单位反应。
对于同一反应方程式，可以用任一反应物或任一产物表示反应进度ξ，与物质的选择没有关系；当化学反应方程式的写法不同时，反应进度ξ的数值不同。
2、吉布斯自由能变在等温等压、W ＇＝0时，一定组成、无限大量的体系中，体系的吉布斯自由能随反应进度而改变的变化率表示为：Δr G m =P T ∂∂,)(ξG=∑νB μB （4-2） Δr G m 是反应系统在任意情况下的吉布斯自由能变化，是强度性质，与体系物质的量无关，单位为 J/mol 或kJ/mol 。
对同一反应来讲，Δr G m 的具体数值与化学方程式的写法有关。
Δr G m 值可以表明反应的自发方向和进行趋势的大小，具有化学反应推动力的含义。
当Δr G m ＜0时，反应物化学势高，反应能自发地由左向右进行； 当Δr G m ＞0时，产物化学势高，反应不能自发地由左向右进行； 当Δr G m ＝0时，产物和反应物的化学势相等，反应体系处于平衡状态。
在温度T 时，把物质的化学势µ B=OB μ + RTlna B代入式（4-2），得：Δr G m =∑νB OB μ + RTlnQa（4-3）3、化学平衡的条件化学平衡的条件为：等T 、等P 、W ＇＝0 时， Δr G m ＝p T G,)(ξ∂∂＝∑νB μB ＝0 （4-4） 4、化学平衡常数在一定条件下，当化学反应达到平衡时，产物活度的计量系数次方幂的乘积与反应物活度的计量系数次方幂的乘积的商为一常数，称为化学平衡常数(equilibrium constant)。
标准平衡常数(standard equilibrium constant) 表示反应所能达到的最大限度，单位是1，用OK(上角标“Ө”表示处于标准态)表示，也称为热力学平衡常数，表达式为：OK = (Q a )eq = (d Da A r Rg G a a a a ⋅⋅)eq （4-5）O K 越大，则反应进行的程度越大。
第四章 化学平衡一 内容提要化学反应等温式和化学反应等压式是化学平衡两个最重要的方程和基础理论。
化学反应等温式是化学反应方向和限度的判据。
最终决定化学反应方向和限度的是反应在等温等压不做非体积功条件下的自由能改变量。
化学亲和势是化学反应吉布斯自由能变的负值，化学反应的方向是亲和势降低的方向。
在化学反应等温式中，反应的标准吉布斯自由能改变量、化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能和标准平衡常数是最重要的概念。
要掌握计算反应的标准吉布斯自由能改变量最基本的求法。
反应的标准吉布斯自由能改变量决定了反应的限度，实际的转化率都不会超过平衡转化率。
特别要注意理想气体各种平衡常数之间的关系，它是进行有关化学平衡计算的基础。
在化学反应等压式中，给出了标准平衡常数和反应标准焓变之间的关系，从理论上解决了温度对平衡移动的影响问题。
要会熟练的利用化学反应等压式进行有关化学平衡的各种计算问题。
本章还从热力学上重点讨论了压力、惰性气体、反应物的摩尔比等因素对平衡移动的影响。
此外，本章还简要介绍了同时平衡、反应的耦合和近似计算等。
二 主要概念和基本公式1.化学反应的亲和势的定义 A =-r m G ∆A 相当于在恒温、恒压和没有非体积功的条件下反应的推动力。
A ＞0反应正向进行；A =0反应处于平衡态；A ＜0反应逆向进行。
2. 化学反应等温式(,)()ln r m r m pG T p G T RT Q ∆=∆+$或 l n l nr mpGR T KR T Q ∆=-+$当 P Q ＜K $时，r m G ∆＜0，反应正向自发进行；当P Q >K $时，r m G ∆＞0，反应逆向自发进行； 当P Q =K $时，r m G ∆= 0，反应达到平衡。
式中()r mG T ∆$称为标准摩尔吉布斯自由能改变量；p Q =BB p p ν⎛⎫ ⎪⎝⎭∏$，称为反应的压力商，其单位为1。
此式适用于理想气体或低压下真实气体，在T 、p 及组成一定，反应进度为1mol时吉布斯自由能改变量的计算以及判断反应自发进行的方向。
第四章 化学平衡习题4-1 为什么说化学反应的平衡态是反应进行的最大限度？答：反应达到平衡之前，∆r G m <0，当反应平衡时， ∆r G m =0，如果反应要继续向正反应方向进行，则 ∆r G m >0。
而定温定压，不作非体积功的条件下， ∆r G m >0 的反应是不能自发进行的。
所以化学反应的平衡态是反应进行的最大限度。
习题4-2 影响化学平衡的因素有哪些？那些因素不影响平衡常数？答案：温度、压力的变化；反应体系中各组分的浓度变化；添加惰性气体等因素都可以使化学平衡发生移动，但只有温度的变化才能影响标准平衡常数。
习题4-3 已知反应N 2O 4 === 2NO 2 在298K 时的14.78r m G kJ mol θ-∆=⋅，试判断在该温度及下列条件下的反应方向。
（1） 242561.01310, 1.01310N O NO p Pa p Pa =⨯=⨯（2） 2425151.01310, 1.01310N O NO p Pa p Pa =⨯=⨯（3） 242553.03910, 2.02610N O NO p Pa p Pa =⨯=⨯解： 4780ln =-=∆θθK RT G m r 得 K θ = 0.145 设反应体系为理想气体，则θθP P P P Q O N NO p 4222)(=根据公式： Q RT K RT G m r ln ln +-=∆θ 得(1) Q =101.3 Q > K θ 反应向逆反应方向进行(2) Q =1.013×1020 Q > K θ 反应向逆反应方向进行(3) Q =1.35 Q > K θ 反应向逆反应方向进行习题4-4 反应C(s) + H 2O(g) ==== H 2(g) + CO(g) 若在1000K 及1200K 时的K θ分别为2.472及37.58。
试计算在此温度范围内的平均反应热r m H θ∆及在1100K 时的标准平衡常数。
