拓展课件化学平衡课件

1、化学平衡（Chemical Equilibrium）一. 化学反应的可逆性（Reversibility）和可逆反应（Reversible reactions）绝大多数化学反应都有一定可逆性： 例如: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (水煤气) 可逆性显著 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 可逆性显著 Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) 可逆程度小只有极少数反应是“不可逆的” （单向反应） ： 例如：2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g) 可逆反应在同一条件（温度、压力、浓度等）下，能同时向两个相反方向进

2、行的反应。 无机化学“可逆反应”热力学“可逆过程” （无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”）二、化学平衡的概念（一）定义可逆反应在一定条件下，正反应速率等于逆反应速率时，反应体系所处的状态，称为“化学平衡”。例1： H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g)H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g)二、化学平衡的概念（续）例2：N2O4(g) 2 NO2(g) 无色 红棕色 在373 K恒温槽中反应一段时间后，反应混合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡时N2O4、NO2浓度（见下表）。次序 起始浓度 浓度变化 平衡浓度 NO22 /N2O4 /mo

3、ldm-3 /moldm-3 /moldm-31 从反应 N2O4 0.100 -0.060 0.040 0.36 物开始 NO2 0 +0.120 0.120 2 从产物 N2O4 0 +0.014 0.014 0.37 开始 NO2 0.100 -0.028 0.072 3 从反应混 N2O4 0.100 -0.030 0.072 0.37 合物开始 NO2 0.100 +0.060 0.160 二、化学平衡的概念（续）平衡时 NO22 /N2O4不变， 即达到一个“常数”称为“平衡常数”（K）。 N2O4(g) 2 NO2(g) K = NO22 /N2O4 = 0.37 （373 K）

4、（二）平衡常数（Equilibrium constants） 1.定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比，为一常数，称为“平衡常数”。 符号：K 。这一规律称为“化学平衡定律”。 （二）平衡常数（续）2. 平衡常数的意义 表示在一定条件下，可逆反应所能进行的极限。 K，正反应彻底。 通常：K 107，正反应单向 K Kr逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除总压力降低的影响。 3-3化学平衡的移动（续）三、温度对化学平衡的影响把vant Hoff等温式与吉布斯一赫姆霍兹方程结合来讨论。封闭体系，热力学平衡常

5、数Kr（或K ）只是温度T 的函数。推导Kr与T 的关系:3-3化学平衡的移动（续）由标态下vant Hoff等温式 G = -RT lnKr (封闭体系、等温、不做非体积功)标态下吉一赫方程为： G = H - TS (封闭体系、等温、不做非体积功)代入上式 得， H - TS = -RTlnKr lnKr = (-H/ RT ) + (S / R) （3-10） （3-10）式称为vant Hoff方程. 3-3化学平衡的移动（续）T 不大，无相变： HT H298 , ST S298 lnK1r = (-H/RT1) + (S /R) （1）lnK2r = (-H/RT2) + (S /

6、R) （2）（2）- （1）：ln(K2r /K1r ) = (H/R) (T2 -T1)/ (T2T1) (3-11) 3-3化学平衡的移动（续）ln（K2r /K1r ）= (H/R) (T2 -T1)/ (T2T1) H 0 吸热, T2 T1 : K2r K1r H 0 放热, T2 T1 : K2r K1r温度 （ T2 T1 ），平衡向吸热反应方向 移动，且Kr 改变：正反应吸热：K2r K1r ； 正反应放热： K2r K1r .温度（T2 T1 ），平衡向放热反应方向 移动，且Kr 改变：正反应放热：K2r K1r ； 正反应吸热： K2r K1r .3-3 化学平衡的移（续）

7、例：N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g) H = - 92.2 kJ.mol-1 ( 放热) T1 = 298 K， Kp1 = 6.2105 T2 = 473 K ， Kp2 = 6.210-1 T3 = 673 K ， Kp3 = 6.010-4 即： T ，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且K 。 或： T ，平衡向放热反应（正反应）的方向移动，且K ；3-3 化学平衡的移动（续）求H和S值: 由（3-10）式（教科书P.63，4-23式）: lgKr = (-H/ 2.303RT ) + (S / 2.303R) 在不同温度（T ）下测定Kr数值， 作出 lgKr

8、(1/T ) 图（教科书P.63，图4-1） 。 斜率：(-H / 2.303R) 截距：(S / 2.303R) 可求出热力学函数H和S值。 3-3 化学平衡的移动（续）一、浓度对化学平衡的影响提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但 Kr 不变。二、压力对化学平衡的影响 提高总压力，平衡向气体分子总数减小的反应方向移动，但Kr 不变。三、温度对化学平衡的影响温度 ，平衡向吸热反应方向移动， 且K r 改变。3-3 化学平衡的移动（续）小结：浓度、压力、温度对平衡的影响 Le-Chateliers Principle（勒一夏特里原理）。 对于已达平衡的体系，若改变平衡体系的条件（浓度、压力、温度）之一，平衡将向解除这一改变的方向移动。 四、催化剂 使用（正）催化剂能同等程度地提高正、逆反应的速率，缩短达到平衡所需时间