化学平衡课件

1、化学平衡第八章第八章 化学平衡化学平衡 8-1 化学平衡化学平衡 82化学平衡的移动化学平衡的移动 化学平衡 8-1 化学平衡化学平衡 可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡 经验平衡常数经验平衡常数 平衡常数与化学反应进行的程度平衡常数与化学反应进行的程度 标准平衡常数标准平衡常数 标准平衡常数与化学反应的方向标准平衡常数与化学反应的方向化学平衡1. 可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡（1 1）可逆反应：在一定条件下，反应即可从）可逆反应：在一定条件下，反应即可从左向右进行，又可以从右向左进行的反应叫左向右进行，又可以从右向左进行的反应叫可逆反应。可逆反应。 例：高温下例：高温下 CO(g)

2、+H2O(g) CO2(g)+H2（g） 例：例： Ag +(aq) + Cl - (aq) AgCl (s) 化学反应的这种性质叫反应的可逆性。几化学反应的这种性质叫反应的可逆性。几乎所有的反应都具有可逆性，只是可逆性程乎所有的反应都具有可逆性，只是可逆性程度不同。可逆反应最终将导致化学平衡状态度不同。可逆反应最终将导致化学平衡状态。化学平衡 （2）化学平衡：）化学平衡： 可逆反应中，正反应速度与逆反应速可逆反应中，正反应速度与逆反应速度相等时的状态。度相等时的状态。 在化学平衡状态下：反应并未停止，在化学平衡状态下：反应并未停止，只是正逆反应速度相等。因此化学平衡是一只是正逆反应速度相等。

3、因此化学平衡是一种动态平衡。种动态平衡。（逆）（正化学平衡2. 经验平衡常数：经验平衡常数：（1）经验平衡常数）经验平衡常数 在一定温度下，可逆反应达平衡时，在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成物浓度以反应方程式中计量系数为指数生成物浓度以反应方程式中计量系数为指数幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量系数为指数幂的乘积之比为一常数，即称为系数为指数幂的乘积之比为一常数，即称为可逆反应反应的经验平衡常数可逆反应反应的经验平衡常数KcKc。 例例 ：对：对 aA + bB gG + hHbahgBAHGKcKcKc是用平衡浓度表示是用平衡浓度表示的平衡常数的

4、平衡常数, ,目的是与目的是与KpKp有所区别。有所区别。 化学平衡 从上式可以看出：从上式可以看出： 当（当（g + h）= (a +b) 时，时，Kc无量纲。无量纲。 当（当（g + h）(a +b) 时，时，Kc有量纲。（因为有量纲。（因为浓度有单位：浓度有单位： mol/dm3） 对于气相反应：对于气相反应： a A (g) +b B (g) g G (g) + h H (g)在某一温度下达平衡：在某一温度下达平衡： bBaAhHgGPPPPKp对于气相反应：用分对于气相反应：用分压表示可逆反应的经压表示可逆反应的经验平衡常数验平衡常数KpKp。化学平衡 对同一个反应：对同一个反应：K

5、c和和Kp数值可能不等，二者数值可能不等，二者之间的关系：之间的关系： aA + bB gG + hH Kp=Kc(RT) n n=(g+h)-(a+b) （推导：根据（推导：根据 ） ( 国际单位制：国际单位制： P：Pa, V：m3 , T：K, R=8.314Jmol-1K-1 )CRTRTVnP化学平衡 (2) 几点注意几点注意 a：书写平衡常数表达式时，不要把反应体：书写平衡常数表达式时，不要把反应体系中纯固体，纯液体及水溶液中的水的浓度系中纯固体，纯液体及水溶液中的水的浓度写进去。写进去。 例：例： CaCO3(S) CaO(S) + CO2(g) 复相反应复相反应 K = PCO

6、2 复相反应的经验平衡常数用复相反应的经验平衡常数用K表示，即不是表示，即不是KC也不是也不是KP。 Cr2O72-(aq) + H2O 2 CrO42-(aq) +2H+(aq)2722224OCrHOCrKC化学平衡b：平衡常数表达式与化学方程式的写法有关：平衡常数表达式与化学方程式的写法有关 23322 NHHNKc )(1)( 2 KcKcKc32223HNNHKC1/2N2 (g)+3/2H2(g) NH3（g） 2/322/ 123 HNNHKCN2 (g)+3H2(g) 2NH3（g）2NH3（g） N2 (g)+3H2(g) 化学平衡c .两个反应方程式相加减时，所得反应方程式

7、两个反应方程式相加减时，所得反应方程式的平衡常数等于原来两个反应方程式的平衡的平衡常数等于原来两个反应方程式的平衡常数相乘（相除）。常数相乘（相除）。 例：例： 2NO（g）+ O2（g） 2NO2（g） K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) + O2 (g) N2O4 (g) K3= K1K2化学平衡 3 平衡常数与化学反应进行的程度平衡常数与化学反应进行的程度 体系达平衡时，体系中各物质浓度不体系达平衡时，体系中各物质浓度不再随时间而改变，这时反应物已最大限度地再随时间而改变，这时反应物已最大限度地转变为产物。转变为产物。 平衡常数平衡常数KC 越大，反应进行程度

8、越大。越大，反应进行程度越大。 我们用转化率来标志化学反应在某我们用转化率来标志化学反应在某个具体条件下的完成程度。个具体条件下的完成程度。 转化率转化率 = 已转化为产物的总量已转化为产物的总量 / 反应物起反应物起 始的总量始的总量 化学平衡例例1：反应：反应 CO（g）+ H2O（g） H2（g）+CO2（g） 在某一温度在某一温度T时时,KC=9，若，若CO和和 H2O的起始的起始浓度均为浓度均为0.02mol/dm3,求求CO2的平衡转化率？的平衡转化率？解：设平衡时体系中解：设平衡时体系中H2和和CO2浓度均为浓度均为X mol/dm3 CO（g）+ H2O（g） H2（g）+ C

9、O2（g） 起始起始 0.02 0.02 0 0 平衡平衡 0.02X 0.02X X X902. 022222XXOHCOCOHKC化学平衡 X=0.015, 转化率：转化率：%75%10002. 0015. 0当当KC =4 时时 即即 402. 022222XXOHCOCOHKCX =0.013 转化率 %67%10002. 0013. 0Kc减小，转化率也随之减小。减小，转化率也随之减小。 化学平衡 KC和转化率都可以表示反应进行的程和转化率都可以表示反应进行的程度。度。 但但Kc与反应物的浓度无关，只于与反应物的浓度无关，只于温度有关，而转化率则与反应物的起始温度有关，而转化率则与反

10、应物的起始浓度有关。浓度有关。化学平衡 4 标准平衡常数标准平衡常数 当体系达平衡时，将平衡浓当体系达平衡时，将平衡浓度除以标准浓度度除以标准浓度C=1.0mol/dm3，即得，即得相对平衡浓度。所以体系达平衡后，相对平衡浓度。所以体系达平衡后，物质相对平衡浓度不变。物质相对平衡浓度不变。 对于气相反应：将平衡分压对于气相反应：将平衡分压除以标准压强除以标准压强P=100kPa(1atm)，得相，得相对压强。对压强。 相对浓度、相对压强均无量相对浓度、相对压强均无量纲。纲。化学平衡对可逆反应：对可逆反应： a Aaq + b Baq g G aq+ h H aq 标准平衡常数标准平衡常数: C

11、bahgKCBCACHCGK C=1.0mol/dm3化学平衡对气相反应：对气相反应： a A（g） + b B(g) g G(g) + h H(g) PbBaAhHgGKPPPPPPPPK 因为因为: P 1化学平衡 对于复相反应：对于复相反应： CaCO3(S) CaO(S) + CO2(g) 纯固体、纯液体及水，均不写出纯固体、纯液体及水，均不写出. PPKCO2不论反应是在液相中、气相中还是多相中，不论反应是在液相中、气相中还是多相中，标准平衡常数标准平衡常数 ，K均无量纲。均无量纲。 化学平衡 5 标准平衡常数与化学反应的方向标准平衡常数与化学反应的方向 1 .1 .反应商：反应商：

12、 对于反应对于反应 a A + b B g G + h H 某一时刻某一时刻 )(反应商QbahgCBCACHCGA B G H非平衡浓度非平衡浓度. 化学平衡当当 Q=K 平衡状态平衡状态 ; Q K 反应逆向进行反应逆向进行.化学平衡 82化学平衡的移动化学平衡的移动 1. 浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响 2. 压强对平衡的影响压强对平衡的影响 3. 温度的影响温度的影响化学平衡 1 浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响 化学平衡是一种动态平衡化学平衡是一种动态平衡.在一定的条件在一定的条件下下,可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时,Q=K。若改变条件，。若改变条件，原有的平衡被破坏，随之将

13、建立新的平衡。原有的平衡被破坏，随之将建立新的平衡。 若改变条件：若改变条件： Q K 则反应正向进行之后建立新的平衡则反应正向进行之后建立新的平衡. (浓度、压力浓度、压力) Q K 则反应逆向进行之后建立新的平衡则反应逆向进行之后建立新的平衡. (浓度、压力浓度、压力) 若改变体系温度，使若改变体系温度，使K改变，则出现改变，则出现QK 导致平衡移动，随之建立新的化学平衡。导致平衡移动，随之建立新的化学平衡。化学平衡 例例1:浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响 反应反应 CO（g）+ H2O（g） H2（g）+CO2（g）在某一温度下，在某一温度下，KC=9 。若反应开始时。若反应开始时CO

14、=0.02mol/dm3，H2O=1.00mol/dm3 求求CO的转化率？的转化率？解：设反应达平衡时，解：设反应达平衡时，H2和和CO2均为均为Xmol/dm3 CO（g）+ H2O（g） H2（g）+CO2（g） 起始起始 0.02 1.00 0 0 平衡平衡 0.02-X 1.00-X X X化学平衡 901995. 0)0 . 1)(02. 0(2222XXXXOHCOCOHKc 的转化率的转化率= %8 .99%1000200. 001995. 0X与前题相比：与前题相比：CO，H2O起始起始0.02moldm3时，时，转化率为转化率为75%，当当H2O为为1.00moldm3时，

15、时，CO转化率增大到转化率增大到99.8% 。结论结论:增加反应物浓度，减少生成物浓度，平增加反应物浓度，减少生成物浓度，平衡向产物方向移动。衡向产物方向移动。化学平衡 2. 压强对平衡的影响压强对平衡的影响 利用利用K或或Kc均可以讨论化学平衡的问题均可以讨论化学平衡的问题 例例: N2 (g)+3H2(g) 2NH3（g）32223PPPPPPKHNNH化学平衡若增加总压强至原来的若增加总压强至原来的2倍，则各分压也变为原倍，则各分压也变为原来的来的2倍倍 .KPPPPPPQHNNH4122232223QK,平衡向正方向进行。（增加压力，体平衡向正方向进行。（增加压力，体系向体积缩小的方向

16、进行。）系向体积缩小的方向进行。） 化学平衡 对于反应前后分子数不变的可逆反应：对于反应前后分子数不变的可逆反应： CO（g）+ H2O（g）= H2（g）+CO2（g） PPPPPPPPKOHCOHCO222 增加总压力增加总压力2倍，则有倍，则有 KPPPPPPPPQOHCOHCO2222222化学平衡平衡不移动，即压强对反应前后气体平衡不移动，即压强对反应前后气体分子数不变的反应，平衡无影响。分子数不变的反应，平衡无影响。 压强变化只是对那些反应前后气体压强变化只是对那些反应前后气体分子数目有变化的反应有影响。恒温下，分子数目有变化的反应有影响。恒温下，增大压强，平衡向气体分子数减少的方

17、增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动。减小压强，平衡向分子数增大向移动。减小压强，平衡向分子数增大的方向移动。的方向移动。化学平衡3.温度的影响温度的影响（涉及热力学内容，不详细介（涉及热力学内容，不详细介绍。）绍。）结论：升高温度，平衡向吸热方向移动。降低结论：升高温度，平衡向吸热方向移动。降低温度，平衡向放热方向移动。温度，平衡向放热方向移动。 1848年，法国科学家年，法国科学家Le Chatelier 提出：提出： 如果改变平衡系统的条件之一（浓度、如果改变平衡系统的条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。的方向移动。 Le Chatelier原理适用于处于平衡状态原理适用于处于平衡状态的系统，也适用于相平衡系统。的系统，也适用于相平衡系统。化学平衡例题例题1： PCl5 (g) 在在523K达到分解平衡：达到分解平衡： PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2平衡浓度：平衡浓度： PCl5=1 mol/dm3,PCl3=Cl2=0.204 mol/dm3, 若温度不变压强减小一半，在新的平衡体系若温度不变压强减小一半，在新的平衡体系中，各物质浓度为多少？中，各物质浓度为多少？解：根据已知条件求出解：根据已知条件求出Kc. 0416. 00 . 12