无机化学天津大学02-4化学平衡的移动课件

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

ΔrGm＝0、J=K

因此一切能导致ΔrGm

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：cC+dD

yY+zZ根据rGm=

rGm+RTlnJ

rGm=-RTlnK得

JΔrGm＝RTln

K平衡移动方向的判断

rGm<0，

J<K平衡向正反应方向移动

rGm=0，J=K平衡状态

rGm>0，J>K

平衡向逆反应方向移动含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·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；例

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]解：(1)J===1.00

0.01000.100×0.100J

<

K反应正向进行

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·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；例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag开始浓度/(mol·L-1)0.1000.1000.0100浓度变化/(mol·L-1)

-x-x+x平衡浓度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.0100+x

K===2.980.0100+x(0.100-x)2

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]x=0.0130c(Fe3+)=(0.0100+0.0130)mol·L-1=0.0230mol·L-1

c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.0130)mol·L-1=0.0870mol·L-1

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·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%=13.0%

x0.01300.1000.100例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag新平衡浓度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.0109+0.1000.1000.100α'=38.1%增大反应物浓度，平衡向正方向移动，而使另一反应物的转化率增大。例α'α'α'

0.0100+(0.300-)(0.100-)α'0.100α'0.100α'0.100K==2.98

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·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。2.4.2

压力对化学平衡的影响可逆反应：cC+dD

yY+zZ△n＝[(y+z)-(c+d)]≠0

n>0，气体分子数增加的反应

n<0，气体分子数减少的反应压缩体积增加总压J>K,平衡向逆反应方向移动J<K

,平衡向正反应方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

,平衡向正反应方向移动J>K

,平衡向逆反应方向移动均向气体分子数增加的方向移动可逆反应：cC+dD

yY+zZ△n＝[(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α=50%,计算:(1)反应的K；例平衡分压

2.0(1-α)1.0(1+α)p总

1.0α1.0(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α=50%,计算：(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压。例解：T不变，K

不变

4.0α21.0(1-α2)K=[][]p总p´´

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：(3)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压。例解：α=0.18=18%´平衡分压

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p总

=×1000kPa=305.1kPa2.0×0.181.0(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)´´

=694.9kPa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。2.4.3

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)

RRT2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

K1RT1T2ln=()例K(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。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)

197.78723-298.156.8×1024

8.314

198.15×723

ln=()=-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。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。卖油翁下课了，回顾学习一个小故事吧！学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故事发生的时间