第6章化学平衡

1、第第 6 章章平衡状态特点：平衡状态特点：b b：定定-反应物或生成物的浓度、压力反应物或生成物的浓度、压力 不随时间而改变不随时间而改变 ( (宏观宏观) )c c：变变-相对平衡相对平衡a a：动动-正正= =逆逆 即动态平衡即动态平衡 ( (微观微观) )可逆反应：可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向又能向在同一条件下，既能向正反应方向又能向 逆反逆反应方向进行的反应。各种反应的可逆程度不同。应方向进行的反应。各种反应的可逆程度不同。化学平衡化学平衡：对于可逆反应，当正、逆反：对于可逆反应，当正、逆反 应的速率相等，应的速率相等，反应物和生成物的浓度反应物和生成物的浓度 不再变化，体

2、系所处的状态。不再变化，体系所处的状态。3dmmol起始浓度3dmmol浓度变化3dmmol平衡浓度4222ONNO在恒温条件下，起始状态不同，平衡浓度不同，但在恒温条件下，起始状态不同，平衡浓度不同，但 NO22/N2O4相同，把上述商值称为平衡常数。相同，把上述商值称为平衡常数。 C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5+H2O (373K) 通式：通式：pbadgKpppp(B)(A)(D)(G)eqeqeqeqaA(g) + bB(g)gG(g) + dD(g)cbadgKcccc(B)(A)(D)(G)eqeqeqeq例例6.12. 标准平衡常数标准平衡常数 K例如，对

3、于合成氨反应N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)32eq2eq23eq/)H(/)N(/)NH(ppppppK对于(石墨)C+ CO2(g)2CO(g)ppppK/)CO(/)CO(2eq2eq热力学规定：平衡常数表达式中有关分压热力学规定：平衡常数表达式中有关分压(浓浓 度度)，分别，分别除以标准态的量。除以标准态的量。直接根据配平的化学方程式写出，但纯液体、固直接根据配平的化学方程式写出，但纯液体、固 态物质或稀溶液的溶剂态物质或稀溶液的溶剂(如水如水)不在不在K式中列出；式中列出；书写书写K的表达式应注意的事项：的表达式应注意的事项：K的数值与化学计量式的写法有关；的数值与化学计量

4、式的写法有关；ZYBAzyba K1 ZYBAnznynbna K2=(K1)nK不随不随p、c 及组成而变，只与温度及组成而变，只与温度T有关。有关。你能写出如下几个反应的K表达式吗？1. CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)2. MnO2(s) +4H+(aq) +2Cl-(aq) Mn2+(aq) +Cl2 (g) +2H2O(l)3. 3Fe(s) + 4H2O(l) Fe3O4(s)+4H2(g)4. AgBr(s) Ag(s)+ Br2(l)1 12 2 21PpCOK 2Cl4HMnCl2ccccccPpK22432ppHK常数常数 4KQuestion 23 3、平衡常

5、数的意义和有关计算、平衡常数的意义和有关计算(1) K大小可以判断反应的程度，估算反应的可能性(2) 平衡转化率x=3.2例例6.36.3 已知空气压力 p = 101.325kPa，其中所含CO2 的体积分数为0.030%，试计算此条件下将潮湿Ag2CO3 固体在 110 的烘箱中干燥时热分解反应的摩尔自由能变。问此条件下Ag2CO3(s) = Ag2O(s) + CO2(g)的热分解反应能否自发进行？ 有何办法阻止Ag2CO3 的热分解？根据分压定律可求得空气中CO2的分压根据，在110 即383 K时Pa 300.030%kPa 101.325 )CO()CO(22pp可求得解解： f

6、Hm (298.15 K)/(kJ. mol-1) -505.8 -30.05 -393.509Sm (298.15 K)/(J. mol-1 . K-1) 167.4 121.3 213.74rHm (298.15 K) = 82.24 kJ.mol-1Ag2CO3(s)Ag2O(s) + CO2(g) rSm (298.15 K) = 167.6 J.mol-1K-1为避免 Ag2CO3 的热分解应增大 CO2 的体积分数，使rGm(383 K) 0结论结论rGm(383 K)= rGm(383 K) + RT lnp(CO2)/p = 82.24 - 3830.1676 kJ. .mol

7、-1 + 8.31410-3kJ. .mol-1.K-1383 Kln(30Pa/105Pa) = (18.05-25.83) kJ. .mol-1 = -7.78 kJ. .mol-1其中，其中，所以，所以， GT 2.30RT lgKp 或或 lgKp 2.30RT GT GT 2.30RT lg 0pCqpAmpBn Kp pCqpAmpBnlnK=- -rGm (T)RT多重平衡规则：多重平衡规则： 若反应若反应4=4=反应反应1+1+反应反应2+2+反应反应3 3，则，则若反应若反应4=4=反应反应1+1+反应反应2-2-反应反应3 3，则，则若反应若反应3 = n3 = n反应反应

8、1- m1- m反应反应2 2，则，则K K4 4 =K=K1 1 K K2 2 K K3 3 K K4 4 =(K=(K1 1K K2 2 )/ K)/ K3 3K K3 3 =(K=(K1 1) )n n /(K /(K2 2 ) )m m 6.4 6.4 化学平衡的移动化学平衡的移动由于 ln K = -rGm / RT 和rGm = r Hm Tr Sm 可得RSRTHKmrmrln设某一反应在不同温度 T1 和 T2 时的平衡常数分别为K1 和K2 ，则 ) ()11(ln2112mr12mr12TTTTRHTTRHKK称为范特霍夫 (vant Hoff )方程式1/T(K)lnAKBTln K 放热反应rHm 0不同热效应时 ln K 与 1/T 关系图结论：升温结论：升温, ,平衡向吸热方向移动平衡向吸热方向移动 降温降温, ,平衡向放热方向移动平衡向放热方向移动解解：根据范特霍夫方程(2.20b)得：4 .21)K 298K 700K 298K 700(molKJ 314. 8molJ 92220111例例 已知反应N2 + 3H2 = 2NH3的r Hm = -92.22