全日制高校普通化学》之《化学平衡》.ppt

1、第四章 化学平衡 4-1 标准平衡常数,1.1可逆反应与化学平衡 1.可逆反应,定义：一个化学反应在同一条件下，可以从左向右进行， 也可以从右向左进行。,可逆反应进行的最大限度就是达到平衡状态。 NO2(g) + SO2(g),NO(g) + SO3(g),2.化学平衡状态,定义：当正反应速率与逆反应速率相等时，反应系统中各物质的 浓度(或分压)，在宏观上不再随时间的变化而变化。,3.化学平衡的基本特征,(1) 平衡后各组分浓度不再变化。,(2) 化学平衡是动态平衡。,(3) 化学平衡是相对的、暂时的、有条件的平衡。,1.2标准平衡常数,在指定温度下达到平衡时,K =,以上都是实验测得平衡时各

2、物质的量，称之为实验平衡 常数，通常是有单位的量。本册书中只讨论标准平衡常数。,1.标准平衡常数表达式,若反应为液相化学反应,结论：, 在一定温度下平衡态化学反应，产物相对浓度(或分压) 的乘幂与反应物相对浓度(或分压)的乘幂之比为常数。, 标准平衡常数只与反应温度有关，而与平衡组成无关,2. 使用标准平衡常数 表达式的注意事项,（1）气相反应：各物质的量用相对分压表示， 如：,2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g),K =,（2）液相反应：各物质的量用相对浓度表示， 如：,HAc = H+ + Ac ,K =,（3）纯固体或纯液体参加的反应，它们的浓度可 视为常数，故不写在平衡常

3、数表达式中， 如：,CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g),（4）稀溶液中有水参加，则水的浓度看做 常数，不必写在平衡常数表达式中， 如：,Cr2O72 (aq) + H2O(l) = 2CrO42 (aq) + 2H+(aq),但在非水溶液中反应时，若有水参加时，水的浓度 不能看做常数，必须写在平衡常数表达式中， 如：,C2H5OH(1) + CH3COOH(1) = CH3COOC2H5(1) + H2O(1),（5）多重平衡原则：某反应由几个反应完成， 则总反应平衡常数为各反应平衡常数之积， 如：,A + B = AB,AB + B = AB2,A+2B=AB2,（6）平衡

4、常数与反应式的写法有关。例如合成氨的反应：,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),（7）可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数。,2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g),42 吉布斯自由能变与化学平衡,2.1吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系,1. 化学反应等温式,实例：在恒温恒压下，电池反应:,Zn（s）+ Cu2+（l） = Zn2+（l）+ Cu（s）,最亮,最暗,中间,中间,最大,最小,设在化学反应的过程中，化学能全部转变成电能，rG m有用功,（因为自由能改变的物理意义是化学反应做最大有用功的量度。）,最大,最小,中间,实验表明：,相同的温度和压力下，同一反应因反应物的浓

5、度不同， 反应的自由能改变也不同。,同一反应，因物质浓度不同反应的自由能改变 rG m也不同，,这充分说明：物质的浓度（或分压）对反应的自由能改变也有贡献。,（化学反应等温式）,气相反应： rGm=rGm+RTln,化学反应等温式,相对值的乘幂之比称为浓度商（或分压商），用符号Q表示，,或 Q =,计算定温任意状态下化学反 应的摩尔吉布斯自由能变rGm(T),对任一化学反应,3. 用rGm判断反应方向,2.2 标准平衡常数的计算及应用,1. 标准平衡常数的计算,例4-1计算标准状态时，反应,在298K及850K时的标准平衡常数K ？,解：,= (393.51 + 0) ( 110.5 241.

6、8) = 41.16 kJmol1,= (213.73 + 130.68 ) (197.9 + 188.83) = 42.08 JK1mol1,298K时 ，,= 41.15103 298 ( 42.08) = 28610 Jmol1,= 11.55,850K时，,= 41.15103 850 ( 42.08) = 5382 Jmol1,= 0.762,2. 平衡常数的应用,（1）应用平衡常数判断反应进行的方向,例 ：已知反应 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g),在1000K时K =3.45，计算SO2 、O2 、SO3分压分别为20 kPa、 10kPa、100kPa时混合气

7、体的rGm，并判断反应进行的方向。,解：反应的相对分压商为：,Q =,= 250,代入化学反应等温式，得：,（2）估计平衡转化率和平衡体系的组成,物质的转化率,100,43 化学平衡的移动,影响化学平衡移动的因素有浓度(或分压)、压力和温度。,3.1 浓度对化学平衡的影响,温度和总压力不变，,改变系统中物质的浓度。根据化学反应等温式, 增大反应物浓度或减小产物浓度，Q将变小，Q K， rGm 0，平衡正向移动；, 减小反应物浓度或增大产物的浓度，Q将变大，Q K， rGm 0，平衡逆向移动。,3.2. 压力对化学平衡的影响,1. 体系总体积变化引起压力改变对化学平衡的影响,对只有液体和固体参加的反应，不影响；只影响有气体参加的反应。,N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g),当体系总压增大1倍，各物质的分压也增大1倍，即 p/(NH3) = 2p(NH3)、p/(N2) = 2p(N2)、p/(H2) = 2p(H2),平衡正向移动,即， 平衡向气体物质的量减少的方向移动，与 高中学的结论是相同的,2.加入惰性气体对化学平衡移动的影响,有恒定容积和恒定总压两种情况：,1.恒定容积,总压变大，体系中各气态物质的分压不会改变，,不会引起平衡的移动。,2.恒定总压,三. 温度对化学平衡移动的影响,浓度与压力使平衡移动的原因是改