第五章-化学平衡名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第五章化学平衡

Chapter5ChemicalEquilibrium无机化学第1页(1)反应方向性；(热力学问题)(2)反应所需时间，反应速率。(动力学问题)(3)反应转化率，化学平衡问题；化学反应研究主要问题第2页§5.1化学反应可逆性和化学平衡§5.2化学反应进行方向及平衡常数§5.3标准平衡常数Kө与ΔrGmө关系§5.4化学平衡移动

基本内容和重点要求掌握化学平衡概念,了解经验平衡常数,标准平衡常数物理意义,掌握化学平衡移动原理,掌握相关化学平衡及平衡移动计算。

第3页1.化学反应可逆性：在一定条件下，一个化学反应既可按反应方程式从左向右进行，又能够从右向左进行。比如：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)2.可逆反应普遍性：几乎全部化学反应都有可逆性，但各个化学反应可逆程度有很大差异。即使同一反应，不一样条件下，表现出可逆性也不一样，§5.1化学反应可逆性和化学平衡第4页3.化学平衡是动态平衡：所谓化学平衡状态就是在可逆反应体系中，正反应和逆反应速率相等时反应物和生成物浓度不再随时间而改变状态。比如2H2(g)+O2(g)↔2H2O(g)在873~1273K，生成水方向在4273~5273K，分解水方向第5页8.2.1经验平衡常数8.2.2平衡常数和化学反应程度8.2.3标准平衡常数8.2.4标准平衡常数与化学反应方向§

5.2平衡常数第6页5.2.1经验平衡常数H2(g)+I2(g)=2HI(g)在一定温度下，K为常数（1）各种经验平衡常数第7页

对任何可逆反应，在一定温度下达平衡时，生成物浓度以反应式中计量系数为指数幂乘积与反应物浓度以反应式中计量系数为指数幂乘积之比是一常数——经验平衡常数K。单位浓度平衡常数2.若为气相反应压力平衡常数1.若为溶液中反应，第8页Kp与Kc关系反应物生成物都近乎理想气体气态方程p=cRT

时(只适合用于单纯气体反应)反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体状态、固体状态时，纯液相、纯固相和稀溶液中水不出现在平衡常数表示式中，该反应平衡常数表示式气体用分压表示，溶液用浓度表示，平衡常数Kx，称为杂平衡常数。P3103.若为复相反应第9页（2）平衡常数几点说明例：

N2O4(g)2NO2(g)

T/K273323373

Kc5×10-42.2×10-23.7×10-1平衡常数只是温度函数，而与反应物或产物起始浓度无关。例：N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)→NH3(g)K2=3.87102

K1

K2

，K1=K22平衡常数表示式需与反应方程式相对应。第10页K

越大，反应越彻底，反应倾向性越大；例：2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)298K时，K=3.61024平衡常数只表现反应进行程度，即可能性问题，而不表现抵达平衡所需时间，即现实性问题。例:2NO(g)+O2(g)2NO2

K12NO2(g)N2O4

K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K2多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)。第11页5.2.2平衡常数和化学反应程度例：反应CO(g)+H2O(g)——H2(g)+CO2(g)某温度时，Kc=9。CO和H2O起始浓度皆为0.02mol·dm－3

时，求CO平衡转化率。解：CO(g)+H2O(g)——H2(g)+CO2(g)t00.020.02 0 0t平0.02－x0.02－x

x

x

转化率当Kc=4和1时，转化率分别为67％和50%。第12页5.2.3标准平衡常数将浓度或分压分别除以各自标准态，即得相对浓度或相对分压。例：浓度 [A]=5mol·dm－3

相对浓度为故相对浓度和相对分压都是没有单位量。平衡时，相对浓度和相对分压当然也将保持不变。分压 pA=101.013105Pa相对分压为第13页对溶液反应aA(aq)+bB(aq)——gG(aq)+hH(aq)

平衡时

对气相反应aA(g)+bB(g)——gG(g)+hH(g)

平衡时 对于复相反应，如CaCO3(s)——CaO(s)+CO2(g)

平衡时K

称为标准平衡常数，是一个相对平衡常数，无量纲。第14页(1)标准平衡常数书写方法若某组分以气态存在则以相对分压表示；若某组分以溶质存在则以相对浓度表示；若反应中有纯固体、纯液体参加，则认为xi=1，不写入。稀溶液中溶剂视为纯液体，不写入。例：第15页解：例:

反应A(g) 2B(g)在某温度到达平衡时，各组分分压均为1.013105

Pa，求其经验平衡常数Kp

和标准平衡常数K。在液相反应Kc与Kθ在数值上相等，而在气相反应Kp普通不与其Kθ数值相等。第16页5.2.4标准平衡常数与化学反应方向Q<Kθ，正向进行Q>Kθ，逆向进行Q=Kθ，平衡状态Q:反应商第17页Q与K

关系与反应方向第18页8.3.1化学反应等温式8.3.2fGmө、rGmө和rGm关系§5.3标准平衡常数K和rGm

关系第19页5.3.1化学反应等温式化学反应aA(aq)+bB(aq)↔gG(aq)+hH(aq)在某时刻，各物质浓度并非标准态，此时反应商为Q。

化学热力学中有以下关系式，表明rGm，Q和rGm

三者之间关系：rGm=rGm+RTlnQ

这就是化学反应等温式。用该式能够求出rGm，以做为非标准态下化学反应进行方向判据。<0

自发反应rGm

=0 可逆路径，平衡态>0 非自发第20页故由化学反应等温式rGm=rGm+RTlnQ=0得

rGm=－RTlnK当体系处于平衡时，rGm=0，同时Q=K即这一公式将两个主要热力学数据rGm和K联络起来。将rGm=－RTlnK

代入化学等温式，得

rGm

=－RTlnK+RTlnQ将非标准态下两种判据联络起来第21页Q<K

时，反应正向进行，由公式得 rGm

<0；Q>K

时，反应逆向进行，由公式得 rGm

>0；Q=K

时，反应到达平衡，由公式得 rGm

=0。rGm

≤-40kJ/molK≥10+7反应自发、完全rGm≥+40kJ/molK≤10–7反应不可能-40

≤rGm

≤+4010–7≤K≤10+7可逆反应经验数据第22页5.3.2fGmө、rGmө和rGm关系rGmӨ=ifGmӨ(生成物)–ifGmӨ(反应物)rGm=rGm+RTlnQrGm

＝

rHm-TrSm，标准态,T

K

rGm＝rHm

-TrSm，任何状态第23页5.4.1浓度对平衡影响5.4.4合理生产条件普通标准5.4.3温度对平衡影响5.4.2压强对平衡影响§5.4化学平衡移动第24页平衡移动：当外界条件改变时，化学反应从旧平衡状态转到新平衡状态过程，称为平衡移动。改变平衡体系条件之一，如温度、压力或浓度等。5.4.1浓度对平衡影响当化学反应处于平衡时，Q=KӨ

当c（反应物）增大或c（生成物）减小时,

Q<KӨ，平衡向正向移动。当c（反应物）减小或c（生成物）增大时,

Q>KӨ，平衡向逆向移动。第25页5.4.2压强对平衡影响例：某温度下，反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)达平衡时：现将体系总压扩大2倍，试判断平衡移动方向。解：pi=p总xi，xi不变，p总扩大2倍，pi

将扩大2倍。故即平衡右移第26页压强改变对没有气体参加反应影响不大，对反应前后气体分子数相同反应，不会影响化学平衡。恒温下，增大压强平衡向气体分子数降低方向移动；减小压强平衡向气体分子数目增大方向移动。体积改变影响能够归结为浓度或压强改变影响。规律：8.4.3温度对平衡影响rGmӨ=–RTlnKӨ，rGmӨ=rHmӨ–TrSmӨ,lnKӨ=rSmӨ/R–rHmӨ/RT第27页不一样温度T1，T2

时，分别有等式

(1)(2)在一定T范围内可近似地认为rHm和rSm不随T改变。两式相减得Van'tHoff方程式对于吸热反应，rHmӨ

>0，当T2>T1，K2Ө

>K1Ө，平衡向正方向移动；当T2<T1，K2Ө<K1Ө

，平衡向逆方向