大学无机化学化学平衡

化学平衡§4.1化学反响的可逆性和化学平衡§4.2平衡常数§4.3化学平衡的移动编辑课件§4.1化学反响的可逆性和化学平衡4.1.1化学反响的可逆性4.1.2化学平衡编辑课件4.1.1化学反响的可逆性1、不可逆反响：只能向一个方向进行的反响。2、可逆反响〔1〕概念：在同一条件下，既能向一个方向又能向相反方向进行的化学反响。a.可逆程度不同,有的彻底向右进行,有的那么不然.b.对于同一反响,在不同的条件下,可逆性也会不同.例:2H2(g)+O2(g)≒2H2O(g)873K-1273K时,生成水的方向占优势4273-5273K时,分解过程占优势编辑课件4.1.2化学平衡

N2O4气体N2O4(g)≒2NO2(g)无色棕红色tVV正V逆动态平衡V正＝V逆在可逆反响体系中,正反响和逆反响的速率相等时反响物和生成物浓度不再随时间改变的状态,即动态平衡.≠0编辑课件平衡类型氧化还原平衡配位平衡沉淀溶解平衡电离平衡编辑课件§4.2平衡常数4.2.1经验平衡常数4.2.2标准平衡常数和吉布斯自由能改变4.2.3多重平衡编辑课件混合气体总压力等于各组分气体的分压之和.P=P1+P2+P3+…+Pin=n1+n2+n3+…+ni=xi∴Pi=xi

P分压定律编辑课件4.2.1经验平衡常数(液相反应)(气相反应)假设a+b=g+h,那么Kc和Kp都没有单位;假设a+b≠g+h,那么Kc和Kp都有单位(一般都省略).在373K时：对于任一个可逆反响aA+bB≒gG+hH(1)定义：在一定温度下，当可逆反响到达平衡状态时，生成物浓度幂的乘积与反响物浓度幂的乘积之比为常数。浓度平衡常数：压力平衡常数：编辑课件(2)Kc和Kp的关系∴Kp=Kc(RT)△n,△n=g+h-(a+b)。△n是反响式中生成物和反响物计量系系数之差。当△n=0时，Kp=Kc当△n≠0时，Kp≠Kc编辑课件(3)平衡常数表达式地书写规那么①纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式;②K值与反响方程式的写法有关:N2O4(g)≒2NO2(g)例：在373K时，1/2N2O4(g)≒NO2(g)1/3N2O4(g)≒2/3NO2(g)K1=(K2)2=(K3)3③K正×K逆=1编辑课件(4)平衡转化率转化率就是反响物转化为产物的百分数，即：H2(g)+CO2(g)≒CO(g)+H2O(g)起始浓度：0.020.0200mol/L平衡浓度：0.0050.0050.0150.015mol/L转化浓度：0.0150.015mol/L编辑课件【例1】反响CO+H2O≒H2+CO2，在某温度T时，Kc＝9，假设CO和H2O的起始浓度均为0.02mol.L-1，求CO平衡转化率。解：设消耗了CO的浓度为xmol.L-1CO+H2O≒H2+CO2起始浓度0.020.0200mol.L-1平衡浓度0.02-x0.02-xxxmol.L-1x＝0.015mol.L-1，[H2]=[CO2]=0.015mol.L-1转化率为：〔0.015/0.02〕×100％＝75％同理，可求得当Kc＝4和Kc＝1时，CO转化率分别为67％和50％。所以，K越大，转化率越大。编辑课件4.2.2标准平衡常数和吉布斯自由能改变利用热力学有关公式间接求算得到的平衡常数。(1)标准平衡常数Kcø(无量纲的)对于可逆反响aA+bB≒gG+hH〔液相反响〕称为相对浓度，其中Cø

＝1mol.L-1

Kcø=Kc(Cø)

a+b-g-h=Kc编辑课件

(2)标准平衡常数Kpø(无量纲的)对于气相反响aA+bB≒gG+hH称为相对压力，其中Pø

＝101325PaKpø=Kp(P

ø)

a+b-g-h编辑课件[例2]某温度下反响A(g)≒2B(g)到达平衡时，PA=PB=1.00×105Pa,求Kpø。解：假设以分压直接代入公式，那么得经验平衡常数：计算Kpø时，一定要代入相对分压值，不能将气体得分压值Pi直接代入，否那么会产生错误。编辑课件(3)化学平衡与⊿rG的关系温故而知新

自发反响过程的判断的依据:⊿rGT,P＜0反响自发进行⊿rGT,P＝0反响是可逆的，处于平衡状态⊿rGT,P＞0反响不能自发进行编辑课件对于液相反响aA+bB≒gG+hH当体系处于平衡状态时，△rG=0，那么：此时，CA’、CB’、CG’和CH’分别等于平衡浓度。化学等温式编辑课件浓度商编辑课件同理，对于气相反响：Q=Kø,⊿rGT,P＝0,反响处于平衡状态Q<Kø,⊿rGT,P＜0,正向自发进行，至Q=K为止Q>Kø,⊿rGT,P＞0,逆向自发进行，至Q=K为止QP为分压商编辑课件4.2.3利用多重平衡规那么计算平衡常数<1>SO2+1/2O2≒SO3

<2>NO2≒NO+1/2O2<3>SO2+NO2≒SO3+NO从反响式看:<3>=<1>+<2>从经验平衡常数表达式推导：K3=K1×K2⊿rG1ø

⊿rG2ø

⊿rG3ø

⊿rG3ø

=⊿rG1ø

+⊿rG2ø

K3ø

=K1ø

×K2ø编辑课件【例3】以下反响的平衡常数：(1)HCN⇋H++CN－K1ø=4.9×10-10(2)NH3+H2O⇋NH4++OH－K2ø=1.8×10-5(3)H2O⇋H++OH－Kwø=1.0×10-14试计算下面反响的平衡常数：(4)NH3+HCN⇋NH4++CN－解：(4)=(1)+(2)－(3)根据多重平衡规那么：编辑课件§4.3化学平衡的移动3.3.1浓度对化学平衡的影响3.3.2压力对化学平衡的影响3.3.3温度对化学平衡的影响3.3.4选择合理生产条件的一般原那么编辑课件4.3.1浓度对化学平衡的影响(液相反响)1、增大反响物浓度或减少产物浓度，使浓度商Q减小，Q<Kø，所以平衡向正反响方向移动2、减少反响物浓度或增大产物浓度，Q＞Kø，化学平衡向逆反响方向移动3、反响物和产物同时增大或减小时：(1)假设a+b=d+e，平衡不移动；(2)假设a+b≠d+e，C↑，平衡向分子数目减少的方向移动；C↓，平衡向分子数目增多的方向移动。aA+bB≒gG+hHP61-例3-9编辑课件4.3.2压力对化学平衡的影响1.增大反响物分压或减少产物分压，平衡向正向移动。2.减少反响物分压或增大产物分压，平衡向逆向移动。3.改变平衡体系的总压力时：(1)假设a+b=g+h，平衡不移动；(2)假设a+b≠g+h，P总↑，平衡向气体分子数目减少的方向移动；P总↓，平衡向气体分子数目增多的方向移动。aA+bB≒gG+hH编辑课件4.3.3温度对化学平衡的影响(改变平衡常数)(1)当△rHmø>0，升高温度，平衡向正向(吸热)移动;降低温度，平衡向逆向(放热)移动。△rGmø=△rHmø–T.△rSmø-RTlnKø=△rHmø–T.△rSmø(2)当△rHmø<0，升高温度，平衡向逆向(吸热)移动;降低温度，平衡向正向(放热)移动。编辑课件LeChatelier(勒厦特列)原理即平衡移动原理：如果改变平衡状态的任一条件，如浓度、压力和温度等，平衡就向能消除外来影响，恢复原有状态的方向移动。4.3.4催化剂的影响：不能改变平衡状态，它只不过缩短了到达平衡的时间。编辑课件4.3.4选择合理生产条件的一般原那么①增大反响物的浓度〔或分压〕，不仅可提高反响速率，还可促使平衡正向进行。②对于气体分子数目减少的气相反响，增加压力不仅可使平衡向正反响方向移动，还能提高反响物的产率。③升高温度能够提高化学反响速率，对于吸热反响可使平衡向正反响方向移动。编辑课件本章小结实验平衡常数Kp(或Kc)和标准平衡常数Kpø(或Kcø)的区别；平衡常数表达式的书写规那么和多重平衡；反响物的转化率概念；4.化学反响等温式，利用反响商Q与Kø的相互大小判断自发进行的方向；5.化学平衡移动的影响因素及LeChatelier原理编辑课件练习1.到达平衡时，各反响物和生成物的浓度一定相等。2.标准平衡常数数值大，说明正反响一定进行；标准平衡常数数值小，说明正反响不能进行。3.对于放热反响来说，升高温度会使其标准平衡常数变小，反响的转化率降低。4.某物质在298K时分解率为15%，在373K时分解率为30%，由此可知该物质的分解反响为放热反响。编辑课件当反响2NO2(g)≒N2O4(g)到达平衡时，降低温度混合物的颜色会变浅，说明此反响的逆反响是A.△rHmø=0的反响B.△rHmø>0的反响C.△rHmø<0的反响D.气体体积减小的反响2.在1073K，反响CaO(s)+CO2(g)≒CaCO3(s)Kø=3.1×10-5，那么CO2的相对平衡分压为A.3.1×10-5B.(3.1×10-5)1/2C.1/(3.1×10-5)D.(3.1×10-5)2编辑课件3.反响H2(g)+Br2(g)≒2HBr(g)的标准平衡常数K1ø=4×10-2，那么同温度下反响HBr(g)≒½H2(g)+1/2Br2(g)的K2ø=A.(4×10-2)-1B.2×10-1C.4×10-2D.(4×10-2)-1/2编辑课件例：P67-9解：PCl5(g)⇋PCl3(g)+Cl2(g)平衡浓度：1.000.2040.204〔mol·L－1〕反响浓度：0.2040.2040.204〔mol·L－1〕起始浓度：1.2040