有机无机化学化工热力学教学课件化学平衡的移动

1、第二章化学反应的方向、速率和限度第四节 化学平衡的移动化学平衡的移动因外界条件改变使可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转变的过程。可逆反应达平衡时 rGm0、J=K 因此一切能导致rGm或 J 值发生变化的外界条件(浓度、压力、温度)都会使平衡发生移动。2.4.1 浓度对化学平衡的影响化学反应等温方程式可逆反应： c C + d D yY + z Z根据 rGm=rGm+RT ln J rGm=-RT lnK得 JrGm RT ln K平衡移动方向的判断rGm 0， J 0，J K 平衡向逆反应方向移动 含含0.100molL-1Ag+、0.100molL-1Fe2+、0.0100molL

2、-1Fe3+溶液中发生反应：溶液中发生反应： Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag，K =2.98。(1)判断反应进行的方向；判断反应进行的方向；例 c(Fe3+)/c c(Fe2+)/c c(Ag+)/c 解：(1)J= = =1.00 0.01000.1000.100J 0，气体分，气体分子数增加的反应子数增加的反应 n K ,平衡向平衡向逆反应方向移动逆反应方向移动JK ,平衡向平衡向正反应方向移动正反应方向移动均向气体分子数减小的方向移动均向气体分子数减小的方向移动增大体积增大体积降低总压降低总压JK ,平衡向平衡向逆反应方向移动逆反应方向移动均向气体分子数增加的方向移动均向气体分

3、子数增加的方向移动可逆反应： c C + d D yY + z Zn(y+z)-(c+d)=0引入不参加反应的气体,对化学平衡的影响: 恒温恒容条件下,对化学平衡无影响;恒温恒压条件下,引入不参加反应的气体, 使体积的增大,造成各组分气体分压的减小, 化学平衡向气体分子总数增加的方向移动。体系总压力的改变，同等倍数降低或增加反应物和生成物的分压，J 值不变(仍等于K )，故对平衡不发生影响。一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下达到平衡时N2O4的=50%,计算:(1)反应的K ；例平衡分压 2.0(1-) 1.0(1+) p总 1.01.

4、0(1+)p总K = =p(NO2)/p 2p(N2O4)/p p总p1.0(1-)1.0(1+) p总p 2.01.0(1+) 2 4.021.0(1-2)= p总p 4.0(0.50)21.0-(0.5)2=( )1.0=1.3解： N2O4(g) 2NO2(g)一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下达到平衡时N2O4的=50%,计算：(2) 25、1000kPa下达到平衡时N2O4的, N2O4和NO2的分压。例解：T不变，K 不变 4.021.0(1-2)K = p总p 4.02 10001.0(1-2) 1001.3= =0.18

5、=18%一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下达到平衡时N2O4的=50%,计算：(3) 25、1000kPa下达到平衡时N2O4的, N2O4和NO2的分压。例解： =0.18=18%平衡分压 2.01.0(1+)p(NO2)= p总 = 1000kPa =305.1kPa2.00.181.0(1+0.18)p(N2O4)= p总= 1000kPa 1.0(1-) 1.0(1-0.18) 1.0(1+) 1.0(1+0.18) =694.9kPa 总压由100kPa增至1000kPa，N2O4的由50%降至18%，说明平衡向左方向移动，即

6、向气体分子数少的方向移动。2.4.3 温度对化学平衡的影响反应： rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSmlnK (T)= -rSm(T) rHm(T) R RTlnK (T) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RTlnK1 (T1) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT1lnK2 (T2) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT2降低温度K 值变小K 值增大rHm 0 吸热反应K 值增大K 值变小rHm 0放热反应升高温度温度变化K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln

7、 = ( )例K (723K)=2.95104K (723K)=2.95104 6.81024=K (298.15K)升高温度平衡向左(吸热)移动，正反应为放热反应。 反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在298.15K时,K =6.81024、 rHm=-197.78kJmol-1,试计算723K时的K , 并判断平衡移动方向。K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( )解： K (723K) 197.78 723-298.15 6.81024 8.314 198.15723ln = ( )=-20.3-2.4.4 催化剂对化学平衡的影响催化剂不影响化学平衡状态对可逆反应来说，由于反应前后催化剂的化学组成、质量不变，因此无论是否使用催化剂，反应的始终态都是一样的，即反应rGm的不变，K 也不变, 则催化剂不会影响化学平衡状态。催化剂能改变反应速率，可缩短到达平衡的时间，有利于生产效率的提高。 平衡移动的规律