单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,上一页,下一页,本章目录,第三章 化学平衡,章总目录,3.1 化学平衡,3.2,化学平衡的移动,1,学习要求：,1.掌握不同反响类型的标准平衡常数表达式，并能理解化学平衡的移动,2.掌握标准平衡常数与标准吉布斯自由能变的关系,3.掌握有关化学平衡的计算，包括运用多重平衡规那么进行的计算,4.掌握温度、平衡常数、焓变、熵变和吉布斯自由能变之间的关系,2,3.1 化学平衡,一、可逆反响,在同样的条件下，既可向正方向进行,又可向逆方向进行的反响称为可逆反响。,例：,a A +d D gG +hH,3,初始：v,正,v,逆,平衡：v,正,=v,逆,平衡态的特点：,1.v正=v逆 动态,2.反响物和产物的浓度不再改变。平,衡态是反响到达的最大程度。,3.化学平衡是有条件的平衡。,4,K,=,可逆反响：,a A(g)+d D(aq)gG(g)+h H(aq),平衡时，等温等压下，热力学推导证明：,二、标准平衡常数,K 标准平衡常数,5,p,A,、p,G,相应物质的,平衡分压,c,D,、c,H,相应物质的,平衡浓度,p/p 相对分压,p 标准压力，p 100kPa,c/c 相对平衡浓度,c 标准浓度，c 1molL,-1,K,=,6,K 的特点：,1 仅与反响本质及反响温度有关，与物质的起始浓度分压及反响到达平衡的方向和时间无关。,2 的量纲为1。,K,K,7,正确书写平衡常数表达式,c、p分别为平衡状态下的浓度和分压。,平衡常数与反响式的写法有关。如,N,2,O,4(g),2NO,2(g),2NO,2(g),N,2,O,4(g),1/2 N,2,O,4(g),NO,2(g),K,1,=1/K,2,=(K,3,),2,8,纯固体、纯液体的浓度或分压不写入平,衡常数的表 达式。例：,CaCO,3,(s),CaO,(s),+CO,2(g),K =p,CO2,/p,在稀水溶液中进行的反应，水的浓度视为常数，不写入平衡常数表达式。,例：,NH,4,+,+H,2,O NH,3,H,2,O+H,+,9,例：,800时，反应CO,(g),+H,2,O,(g),=CO,2(g),+,H,2(g),K,=1,反应开始时CO的浓度为2mol/L,H,2,O 的浓度为3mol/L，求平衡时各物质,的浓度及CO的转化率。,解：,CO+H,2,O CO,2,+H,2,初:2 3 0 0 mol,L,-1,平:2-x 3-x x x,10,CO 的转化率=(1.2/2)100%=60%,x =1.2(mol/L),=2,-,1.2=0.8 mol/L,=3,-,1.2=1.8 mol/L,=,11,例：,已知氨基甲酸铵NH,4,CO,2,NH,2,在蒸发时,完全解离为氨和二氧化碳：,NH,4,CO,2,NH,2（s）,2NH,3(g),+CO,2(g),，,测得在25平衡时气体的总压力11.75kPa，求反应 的平衡常数K,.,12,解：,NH,4,CO,2,NH,2（s）,2NH,3(g),+CO,2(g),根据反应式，,13,3.反响商Q,系统处于任意状态时，可逆反响：,a A(g)+d D(aq)gG(g)+h H(aq),Q,=,Q反响商,pA、pG相应物质任意时刻的分压,cD、cH相应物质任意时刻的浓度,14,注意：,K 只能表达平衡状态时，系统内各物质之间的数量关系；Q那么能表示反响进行到任意时刻时系统内各物质之间的数量关系,平衡状态时，K =Q,K 与Q的关系是讨论化学平衡移动反响自发进行的方向的依据。,15,三、范托夫等温方程,等温等压下：,平衡状态时，Q=K ，rGm=0，那么：,r,G,m,=-RT ln K,此式称为范托夫等温方程式。,此式为热力学对标准平衡常数的定义。,16,任意状态下的化学反响方向的判据：,Q K,，,G,K,，,G,0,逆反应自发进行。,Q=K,，,G,=0,反应达平衡。,等温方程式可写成：,r,G,m,=-RT ln K,+RT lnQ=,17,解：,查表-300.4 0 -370.4 kJ.mol,1,G =2(-370.4)2(-300.4)=-140 kJ.mol,1,例：,求下列反应在25时的K .,2SO,2(g),+O,2(g),2SO,3(g),代入：,G =-RT ln K,lnK,=-1401000/-8.314298=56.51,K =3.48 10,24,18,例：,1试判断标准状态，380K条件下，Ag2CO3s是否分解；,2计算Ag2CO3(s)分解反响的K(380K)；,3T=380K，P(CO2)=1KPa时，Ag2CO3s是否分解？,19,四、多重平衡规那么,如果某反响可以由几个反响相加或相减得到，那么该反响的平衡常数等于几个反响平衡常数之积或商。这种关系就称为多重平衡规那么。,20,例:,2BrCl(g)Cl,2,(g)+Br,2,(g)K,1,=0.45,Br,2,(g)+I,2,(g)2IBr(g)K,2,=0.051,2BrCl(g)+I,2,(g)2IBr(g)+Cl,2,(g),K,3,=?,解：,=+,K,3,=K,1,K,2,=0.450.0510.023,21,3.2 化学平衡的移动,一、,浓度对平衡移动的影响,a A+d D g G +h H,G=-RT ln K,+RT ln,Q,影响平衡的因素有浓度、压力、温度。,22,1.假设增大反响物的浓度或减少产物的浓度,Q,K,G K ,G 0，,反应逆向进行,。,到 Q,=K,止.,23,解：CO +H2O CO2 +H2,平：0.8 1.8 1.2 1.2,参加水蒸气：0.8 6.0 1.2 1.2,建立新平衡：0.8-y 6.0-y 1.2+y 1.2+y,例：,已知反应CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g)平衡时各物质的浓度分别为CO=0.8mol/L,H,2,O=1.8mol/L,CO,2,=H,2,=1.2mol/L,CO,的起始浓度为2mol/L,如果温度不变，使水蒸气的浓度增至6mol/L，求CO的转化率。,24,y=0.37 mol/L,CO的转化率=100%=78.5%,25,例：合成氨的反响：N2(g)+3H2(g)2NH3(g),平衡时：,假设体系的总压力增大到原来的2倍,Q,K,G,K,，,G 0,反应逆向进行。,直到 Q,=,K,止。,27,例：,CO,(g),+H,2,O,(g),CO,2(g),+H,2(g),平衡时：,无论增大总压力还是减小总压力：,结论：,增大体系的总压力，平衡向,气体分子数减小,的方向移动，反之，减小体系的总压力，平衡向,气体分子数增大,的方向移动.,28,三、,温度对化学平衡的影响,由,G,=,-,RT ln K,G,=,H -T,S,等量代换得：,设,T,1,、T,2,的平衡常数分别为 K,1,、K,2,，,29,-,K,2,H T,2,T,1,ln =(),K,1,R T,1,T,2,30,分析：,1、,吸热反应，H 0,升高温度时等式右边为正值，说明 K,2,K,1,，反应正移；降温 K,2,K,1,，反应逆移.,K,2,H T,2,T,1,ln =(),K,1,R T,1,T,2,2、,放热反应，H 0,升高温度时等式右,边为负值，说明K,2,K,1,，反应正移.,31,结论：在其它条件不变时，升温平衡,向吸热反响方向移动，降温平衡向放热反,应方向移动。,32,K,2,-37.910,3,500800,ln =()=3.419,4.02 8.314 500800,例：,在合成氨工业中，CO的变换反应：,CO,(g),+H,2,O,(g),CO,2(g),+H,2(g),的H =-37.9kJ,mol,-1,，800K时的K,=4.02,求500,K,时的,K,。,解：,根据公式,K,2,H T,2,T,1,ln =(),K,1,R T,1,T,2,33,四、催化剂与化学平衡,催化剂使正逆反响速度增大的倍数相同，因此它只能缩短到达平衡的时间，而不能使平衡发生移动。,勒夏特列原理：参加改变平衡系统的平衡条件之一，如温度、压力或浓度，平衡将向减弱这个改变的方向移动。,34,本章小结：,1.化学平衡的特点,2.平衡常数,标准平衡常数的书写规那么,3.多重平衡规那么,4.化学平衡的移动,35,自测题：,1.,已知500K,时反应 SO,2(g),+1/2 O,2(g),SO,3(g),的K,=50，则同温度下反应2SO,2(g),+O,2(g),2SO,3(g),的K,为（）,A.410,-4,B.210,-2,C.410,-2,D.2500,D,36,2.PCl5的分解反响是 PCl5=PCl3 +Cl2 ，,在200到达平衡 时，PCl5有 48.5%分,解，在300到达平衡时，PCl5有 97%,分解，那么此反响为 ,A.放热反响,B.既不吸热也不放热,C.吸热反响,D.这两个温度下的平衡常数相等,C,37,B,3.,下述化学平衡 A(g)+B(g)C(g)，在相同的温度下，若体积缩小至 2/3，则反应商Q,和平衡常数K,的关系为（）,A.Q,P,=2K,B.Q,P,=2/3K,C.Q,P,=3/2K,D.Q,P,=K,38,4.在763.15K时，H2(g)+I2(g)2HI(g)的,K =45.9，当各物质的起始浓度 c(H2)=,0.0600molL-1,c(I2)=0.400molL-1和c(HI),=2.00molL-1进行混和，反响自发进行,的方向是 ,A.自发向右进行 B.自发向左进行,C.反响处于平衡状态,B,39,5.,反应 2NO,(g),+O,2(g),2NO,2(g),的H,m,为负值，此反应达平衡时，若要使平衡,向产物方向移动，可以（）,A.升温加压 B.升温降压,C.降温升压 D.降温降压,C,40,