第8章4 化学平衡的移动1

第四节化学平衡的移动无机化学多媒体电子教案第八章化学平衡第四节化学平衡的移动2/1/2023化学平衡的移动因为外界条件改变,旧的平衡被破坏,引起混合物中各物质百分含量随之改变,从而达到新平衡状态的过程叫做化学平衡的移动.可逆反应达平衡时

ΔrGm＝0、Q=K因此一切能导致ΔrGm

或Q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。2/1/20232-4-1浓度对化学平衡的影响8-4-1浓度对化学平衡的影响可逆反应：aA+bB

yY+zZ根据rGm=rGm+RT

ln

QrGm=-RTlnK得化学反应等温方程式

QΔrGm＝RTln

K2/1/20232-4-2压力对化学平衡的影响

Q<K

,rGm<0Q=K

,rGm=0Q>K

,rGm>08-4-1浓度对化学平衡的影响化学反应等温方程式

QΔrGm＝RTln

K增加反应物浓度或减小产物浓度减小反应物浓度或增加产物浓度平衡移动方向的判断平衡向正反应方向移动平衡状态平衡向逆反应方向移动均向减小相应变化的方向移动2/1/2023例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。判断反应进行的方向；Q

<

K反应向右进行

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c

]解：(1)Q===1.000.0100.100×0.1002/1/2023例

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(2)计算平衡时Ag+、Fe2+、Fe3+的浓度；解：Fe2++Ag+Fe3++Ag开始浓度/(mol·L-1)0.1000.1000.010浓度变化/(mol·L-1)

-x-x+x平衡浓度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.010+x

K===2.980.010+x(0.100-x)2

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c

]x=0.013c(Fe3+)=(0.010+0.013)mol·L-1=0.023mol·L-1

c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.013)mol·L-1=0.087mol·L-1

2/1/2023例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(3)Ag+的转化率；解：α(Ag+)==×100%=13%

x0.0130.1000.1002/1/2023例

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(4)计算c(Ag+)、c(Fe3+)不变，c(Fe2+)=0.300mol·L-1

时Ag+的转化率。解：Fe2++Ag+Fe3++Ag新平衡浓度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.010+0.1000.100

0.100α′ααααK==2.98

0.010+0.100(0.100-0.100)(0.300-0.100)α=38.1%增大反应物浓度，平衡向正方向移动。′′′′′′α2/1/20232-4-2压力对化学平衡的影响

8-4-2压强对化学平衡的影响可逆反应：aA(g)+bB(g)

yY(g)+z

Z(g)前提：必须有气态物质参加反应或生成。等温下，P总增加x倍，2/1/20232-4-2压力对化学平衡的影响

8-4-2压力对化学平衡的影响△n＝[(y+z)-(a+b)]≠0n>0,气体分子总数增加的反应n<0,气体分子总数减少的反应压缩体积增加总压J>K,平衡逆向移动J<K

,平衡正向移动均向气体分子数减小的方向移动增大体积降低总压J<K

,平衡正向移动J>K

,平衡逆向移动均向气体分子数增加的方向移动2/1/2023

△n＝[(y+z)-(a+b)]=0可逆反应：aA+bB

yY+zZ体系总压力的改变，同等倍数地降低或增加了反应物和生成物的分压，J

值不变(仍等于K)，故对平衡不发生移动。=K2/1/2023

例一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%,计算:(1)反应的K；解：N2O4(g)→2NO2(g)始态物质的量/mol1.00变化物质的量/mol－1.0α

+2(1.0α)

平衡物质的量/mol1.0-1.0α2.0α平衡分压

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p总p(N2O4)=p总

=p总

1.0(1-α)1.0(1-α)1.0-1.0α+2.0α1.0(1+α)2/1/2023

例一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%,计算:(1)反应的K；解：N2O4(g)→2NO2(g)平衡分压

2.0α1.0(1+α)p总1.0(1-α)1.0(1+α)p总K==[p(NO2)/p]2[p(N2O4)/p]p总p1.0(1-α)1.0(1+α){[][]}p总p

2.0α1.0(1+α){[][]}2

4.0α21.0(1-α2)=[][]p总p4(0.50)21.0(1-0.52)=()×1.0=1.32/1/2023

例

4.0α210001.0(1-α2)100´1.3=[][]α=0.18=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α=50%，计算：(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压。解：T不变，K

不变

4.0α21.0(1-α2)K=[][]p总p´´´2/1/2023

例

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α=50%，计算：(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压。解：α=0.18=18%´平衡分压

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p总

=×1000kPa=694.9kPa2.0×0.181.0(1+0.18)´´p(N2O4)=p总=

×1000kPa

1.0(1-α)1.0(1-0.18)1.0(1+α)1.0(1+0.18)´´=305.1kPa总压由100kPa增至1000kPa，N2O4的α由50%降至18%，说明平衡向左方向移动，即向气体分子数少的方向移动。´´2/1/2023反应过程中与平衡后，在体系中加入惰性气体，对反应平衡的影响如何？Key:

温度不变，平衡常数不变。2-4-3

温度对化学平衡的影响8-4-3

温度对化学平衡的影响反应：rGm=-RTlnK

;

rGm=rHm-T

rSmlnK

(T)=-rSm(T)rHm(T)

RRTlnK

(T)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRTlnK1

(T1)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRT1lnK2

(T2)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRT2K2rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()2/1/20232-4-3

温度对化学平衡的影响8-4-3

温度对化学平衡的影响K2rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()温度变化rHm

<0放热反应rHm

>0

吸热反应升高温度K值变小,逆向移动K值增大,正向移动向吸热方向移动降低温度K值增大,正向移动K值变小,逆向移动向放热方向移动2/1/2023例反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在298.15K时,K=6.8×1024、rHm=-197.78kJ·mol-1,试计算723K时的K,并判断平衡移动方向。K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()解：

K(723K)

-197780723-298.156.8×1024

8.314

198.15×723

ln=()=-20.3K(723K)=2.95×104K(723K)=2.95×104<6.8×1024=K(298.15K)升高温度平衡向左(吸热)移动，正反应为放热反应。2/1/20232-4-４催化剂对化学平衡的影响8-4-4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。2/1/2023吕·查德里原理当体系达到平衡后,若改变平衡状态的任一条件(如浓度,压力,温度),平衡就向着能减弱其改变的方向移动。平衡移动的规律增加反应物的浓度或减少产物的浓度，平衡向正反应的方向移动；增加生成物的浓度或减少反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动；2/1/2023吕·查德里原理当体系达到平衡后,若改变平衡状态的任一条件(如浓度,压力,温度),平衡就向着能减弱其改变的方向移动。平衡移动的规律增加(或减少)体系总压力，平衡将向气体分子总数减少(或增大)的方向移动；浓度或压力变化，是改变了体系的组成，使J≠K，从而引起平衡的移动。2/1/2023吕·查德里原理当体系达到平衡后,若改变平衡状态的任一条件(如浓度,压力,温度),平衡就向着能减弱其改变的方向移动。平衡移动的规律升高(或降低)体系反应温度，平衡将向吸热(或放热)方向移动；温度变化是引起了K的改变，从而使平衡发生移动。2/1/2023吕·查德里原理当体系达到平衡后,若改变平衡状态的任一条件(如浓度,压力,温度),平衡就向着能减弱其改变的方向移动。平衡移动的规律催化剂对化学平衡的移动无影响，它只能缩短或改变达到化学平衡的时间。2/1/2023吕·查德里原理当体系达到平衡后,若改变平衡状态的任一条件(如浓度,压力,温度),平衡就向着能减弱其改变的方向移动。此原理既适用于化学平衡体系，也适用于物理平衡体系。平衡移动的规律注意：平衡移动原理只适用于已达平衡的体系，而不适用于非平衡体系。2/1/20232-4-４催化剂对化学平衡的影响8-4-5选择合理生产条件的一般原则化学平衡研究了反应限度的问题。实际应用时应兼顾反应速率和反应限度两个问题。反应物浓度增大反应物（价廉易得）的浓度，可提高转化速率及另一反应物的转化率。但应注意设备的利用率及原料气的安全问题等。2/1/20232-4-４催化剂对化学平衡的影响8-4-5选择合理生产条件的一般原则反应压强对于△n<0的反应，如合成氨，从反应速率及平衡角度考虑，加压均有利于氨的生成；在1000×105Pa下，无催化剂即可反应。但此时反应器材质很难合乎要求，且操作危险性很大。故一般采用600×105~700×

105Pa。2/1/20232-4-４催化剂对化学平衡的影响8-4-5选择合理生产条件的一般原则反应温度对于放热反应，如合成氨反应，从平衡角度考虑，低温有利于氨的生成；但从反应速率角度看，温度低，反应速率小，达到平衡的时间长。解决该矛盾的一般方法是使用适当活性的催化剂。但应注意“活化温度”，防催化剂中毒。对吸热反应，避免反应物质的过热分解。2/1/20232-4-４催化剂对化学平衡的影响8-4-5选择合理生产条件的一般原则浓度压强温度催化剂选择合适的催化剂，提高反应的选择性，即保证主反应的进行，遏制副反应的发生，同时考虑其他因素。2/1/2023第四节结束第四节

结束第八章化学平衡无机化学多媒体电子教案第六～八章

基本要求1.能用活化分子和活化能的概念说明浓度(压力)、温度、催化剂对化学反应速率的影响。2.掌握化学平衡的特征、移动规律及化学平衡的有关计算。3.会判断化学反应进行的方向和限度及有关计算。2/1/2023

例

325K时，设反应N2O4(g)2NO2(g)平衡总压为1.00105Pa，N2O4的分解率为5