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文档简介
第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学平衡的移动本节基本要求1、理解化学平衡移动的含义。2、掌握浓度、压力对化学平衡的影响:定性、定量。3、理解温度对化学平衡的影响。4、掌握平衡移动原理的含义。重点:定量计算浓度、压力对平衡的影响难点:关于化学平衡移动的计算在化学平衡理论中,因外界条件改变,旧的平衡被破坏,引起混合物中各物质含量随之改变,而达到新平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。简言之:化学平衡的移动即“因外界条件的改变,使可逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过过。”
注:平衡理论中,将旧平衡与新平衡时体系中各组份浓度改变的情况称平衡点改变。引言1.定性判断比较反应商Q与平衡常数的大小,来判断平衡移动的方向。
Q<KΘ
平衡向右移动;
Q=KΘ,平衡不移动;
Q>KΘ,平衡向左移动。
一、浓度对化学平衡的影响aA(aq)+bB(aq)gG(aq)+hH(aq)
=Q
≠Kø
2.分析将任意状态下的各物质浓度,带入平衡关系式,其值为反应商Q。3.结论增加反应物的浓度或减少产物的浓度,使平衡向产物方向移动,即平衡向右移动。减少反应物的浓度或增加产物的浓度,使平衡向反应物方向移动,即平衡向左移动。
Fe2++Ag+Fe3++Ag起始浓度c0/mol·L-10.1810.08060.0194平衡浓度c0/mol·L-10.181-x0.0806-x0.0194+x解:1).因为在原有的平衡体系中仅增加了反应物浓度,所以平衡向正向移动;2).设达到新平衡时将有xmol·L-1的Fe2+被Ag+氧化,则
KΘ
===2.99c(Fe3+)/cΘ{c(Fe2+)/
cΘ}·{c(Ag+)/
cΘ}0.0194+x(0.181-x)(0.0806-x)4.定量计算例1
:见教材P32
x=0.0139c(Fe2+)=(0.181–0.0139)mol·L-1=0.167mol·L-1;c(Ag+)=(0.0806–0.0139)mol·L-1=0.0667mol·L-1;c(Fe3+)=(0.0194+0.0139)mol·L-1=0.0333mol·L-1;3).α(Ag+)=×100%=33.3%(0.100-0.0667)mol·L-10.100mol·L-15.应用
在生产中,常采取:(1)为了充分利用某一原料,常常加大另一反应物的量,以提高其转化率;(2)不断分离出生成物,使平衡持续向右移动,使反应进行得较彻底。1.分析压力对化学平衡的影响
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(1)将总压力增加至原来的x倍,组份的分压增大至原来的x倍,反应商Q为:
Δn
=(c+d)-(a+b)二、压力对化学平衡的影响结论:增大反应体系的压力,平衡向气体分子总数减小的方向移动。若Δn>0,即产物气体分子总数大于反应物气体分子总数,则Q>KƟ,表明平衡向左移动,即向气体分子总数减小的方向移动;若Δn<0,即产物气体分子总数小于反应物气体分子总数,则Q<KƟ,表明平衡向右移动,即向气体分子总数减小的方向移动。(2)同理可分析,减小压力,平衡向气体分子总数增大的方向移动。(3)若反应前后气体分子总数相等,压力改变对平衡无影响,因为会同等程度改变正、逆反应的速率。(4)当体系中加入惰性气体,若体积不变,总压增加,则对平衡无影响;若总压不变,体积增加,则平衡会发生移动。(5)对固体、液体物质参与的反应,压力对化学平衡的影响较小,可不考虑。组分气体的分压是否有改变1.当△n>0,增大压力,平衡向左移动,
如:N2O4(g)
(无色)2NO2(g)(红棕)2.当△n<0,增大压力,平衡向右移动,如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)3.当△n=0,改变压力平衡不移动,
如:H2(g)+I2(g)2HI(g)举例说明:例2:见教材P333.计算解:1)先求平衡常数,在原有的平衡时:p(CO2)=3000kPa×0.17=510kPa;p(CO)=3000kPa×(1-0.17)=2490kPa;KΘ
===122(2490/100)2510/100{p(CO)/pΘ2}p(CO2)/pΘ2)在2000kPa总压下的新平衡中,设CO2的摩尔分数为x,则CO的摩尔分数为(1-x):KΘ
===122{2000(1-x)/100}22000·x/100{p(CO)/pΘ}2p(CO2)/pΘp(CO2)=2000kPa·x;p(CO)=2000kPa×(1-x);20(1-x)2=122x,10x2–20x+10–61x=0,10x2–81x+10=0,x2–8.1x+1=0,x=(8.1–7.85)/2=0.13.3)当总压减小时,平衡向着CO2减少的方向(向右)移动,或者说向着体积增大的方向移动.平衡物质的量/mol1.0-1.0α2.0αp(NO2)=
p总
2.0α1.0(1+α)p(N2O4)=
p总=p总
1.0(1-α)1.0(1-α)1.0-1.0α+2.0α1.0(1+α)
始态物质的量/mol1.00解:N2O4(g)2NO2(g)
一密闭容器中含1.0molN2O4,在25℃、100kPa下反应:N2O4(g)
2NO2(g)达到平衡时N2O4的α=50%,计算:(1)反应的Kø
;例3Kø==[p(NO2)/pø
]2[p(N2O4)/pø
]p总pø1.0(1-α)1.0(1+α)[
·
]p总pø
2.0α1.0(1+α)
[·
]2
4.0α21.0(1-α2)=[
][
]p总pø
4(0.50)21.0(1-0.52)=()×1.0=1.3平衡分压
1.0(1-α)1.0(1+α)
p总
2.0α1.0(1+α)p总解:N2O4(g)2NO2(g)(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和
NO2的分压。α=0.18=18%´1.3=[][]
4.0α210001.0(1-α2)100´´解:T不变,Kø
不变Kø=[][]p总pø
4.0α21.0(1-α2)´´平衡分压p(NO2)=p总
2.0α1.0(1+α)´´p(N2O4)=p总
1.0(1-α)1.0(1+α)´´
2.0×0.181.0(1+0.18)=×1000=305.1kPa
=694.9kPa1.0(1-0.18)1.0(1+0.18)=
×1000
N2O4
的α由50%→18%,即平衡逆向移动降低温度K2
ø
<K1
ø平衡
←K2
ø
>
K1
ø平衡→K2
ø
>
K1
ø平衡
→rHm
ø
>0
吸热反应K2
ø
<K1
ø
平衡
←rHm
ø
<0放热反应升高温度温度变化K2ø
rHm
ø
(298K)T2-T1
K1ø
RT1T2
ln=()升高温度,平衡向吸热反应方向移动降低温度,平衡向放热反应方向移动三、温度对化学平衡的影响注意:温度对化学平衡的影响与浓度、压力
的影响有本质的不同,改变浓度、压力只能改变平衡点不改变KƟ;而改变温度会改变KƟ的数值。四、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
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