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,*,第,5,章,化 学 平 衡,Chemical Equilibrium,绰葱腹耘习铲参铬卧诊么赂匙蝎娇客知鸳尉铡隐执恐矮傻珠迎脉玉儡岭蔡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,第 5 章化 学 平 衡Chemical Equilib,1,在研究物质的变化时，人们不仅注意反应的方向和反应的速率，而且也十分关心化学反应可以完成的程度，即在指定的条件下，反应物可以转变成产物的最大限度。这就是我们要讨论的化学平衡问题。,本章讨论的,主要内容有：,1化学平衡和平衡常数的概念,2多重平衡规则,3化学平衡的计算,4,标准平衡常数与,标准自由能变的关系,5化学平衡移动的原理。,嗡阉斯恤牡翟究卤夯屈递加疮挨迎揭皖虎嘲钮累陵帮宛缴穗征芦稻揭归芭内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,在研究物质的变化时，人们不仅注意反应的,2,5-1,化学反应的可逆性和化学平衡,可逆反应：,在一定条件下，一个化学反应即可从左,向右进行，又可以从右向左进行的反应,叫可逆反应。,例如：CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),Ag,+,(aq),+Cl,-,(aq),AgCl,(s),化学反应的这种性质叫反应的可逆性。几乎所有,的反应都具有可逆性，只是可逆性程度不同。习惯上，,我们把可逆性显著的化学反应，称为可逆反应（用箭,头表示）；可逆性不显著的化学反应，称为不可逆反,应（用平行线表示）。可逆反应最终将导致化学平衡,状态（即可逆化学反应可以完成的最大限度）。,亿性笔畅陀菩赣藕辣怂抡穷颈谊孝熊趣耘背絮咀才晋淤夕处舱站褒否平轰内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,5-1 化学反应的可逆性和化学平衡可逆反应：在,3,化学平衡：,在可逆反应中，正反应速度与逆反应速,度相等时的状态，称为化学平衡状态，,简称化学平衡。,在化学平衡状态下：反应并未停止，只是正逆,反应速度相等。即,v,正,=v,逆,，因此化学平衡是一种动,态平衡。,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),平衡条件包括体系各物质的浓度、温度、压力,条件的改变，平衡将发生移动。,贴颖僧沟倦瞅么虑缓伴隅匹促茎胞渐剂是插踪絮袒搂许拈萍恍悬筐玻尾钙内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,化学平衡：在可逆反应中，正反应速度与逆反应速贴颖僧沟倦瞅么虑,4,化学平衡的特点,平衡是动态的,到达平衡状态的途径是双向的,对上述反应，不论从哪个方向都能到达同一平衡状态。温度一经确定,，,CO,2,的平衡压力也就确定，在该压力下产生CO,2,的速率等于它转化为CaCO,3,的速率。,系统各组分无限期保持恒定并不意味着正、逆反应的终止，只不过朝两个方向进行的速率相等而已。如反应：,CaCO,3,(s)CaO(s)+CO,2,(g),平衡时，,CaCO,3,仍不断分解为,CaO,和,CO,2,CaO,与,CO,2,仍在不断形成,CaCO,3,（,用放射性同位素,14,C标记法）,陇漂纽菊幻铡被扦险鸥骏雾尼贝竖臆私讶霓核愧佐祈摘海沟生捌绘神悲粤内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,化学平衡的特点 平衡是动态的 到达平衡状态的途径是,5,平衡状态是两种相反趋势导致的折中状态,两种相反趋势是指系统总是趋向最低能量的趋势和趋向最大混乱度的趋势。,CaCO,3,的分解成气态CO,2,分子的混乱度更高。如果只有熵变这一因素，CaCO,3,将会完全分解。然而CaCO,3,的分解为吸热过程，熵变有利的这一反应焓变却不利。逆反应的情况恰好颠倒过来:熵变不利而焓变却有利。可以认为，平衡系统中CO,2,的分压反映了两种趋势导致的折中状态。,化学平衡规律适用于各种平衡（电离平衡，酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡、配位平衡）。,守号浚冈火帝躺舌策哗伎憋必御诬插枝右钧乘淘新叠钓砧彰茫帕派倦倒限内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,平衡状态是两种相反趋势导致的折中状态 两,6,5-2,平衡常数,2-1,经验平衡常数,参与反应的物质按一定比例组成反应混合物。,平衡时，各组分的浓度不再改变。但反应混合物的,组成不同时，平衡体系的组成并不相同。看如下的,反应数据：,CO,2,H,2,CO H,2,O CO,2,H,2,CO H,2,O,0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006 2.3,0.01 0.02 0 0 0.0022 0.0122 0.0078 0.0078 2.3,0.01 0.01 0.001 0 0.0041 0.0041 0.0069 0.0059 2.4,0 0 0.02 0.02 0.0082 0.0082 0.0118 0.0118 2.1,CO,2,(g)+H,2,(g)CO(g)+H,2,O(g),起始浓度/moldm,3,平衡浓度/moldm,3,目兼涟女哗涯表恒硒折剔租忌甸叭栏崔炼某施茅照窜就明椽富瑞街粒辫打内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,5-2 平衡常数 2-1 经验平衡常数,7,通过以上数据可以看出，无论反应从哪个方向开始，尽管平衡组成不同，但 的值是不变的。,据此可以得到结论，在一定温度下，可逆反应达,平衡时，生成物浓度以反应方程式中计量系数为指数,幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量系数为指,数幂的乘积之比为一常数，称为可逆反应的,经验平衡,常数,（或实验平衡常数）用 Kc 表示。,对任一可逆反应,aA+bB eE+dD,Kc=,E,e,D,d,A,a,B,b,方括号内表示的是物质的平衡浓度,Kc,是用平衡浓度表示的平衡常数,掀兽弄极骑鹃尼摔慢啊蒜胡挠左燃继伟歧酵撅溜陷书疡涂疆洪蜘碘怠茨暮内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,通过以上数据可以看出，无论反应从哪个方向开始，尽管平衡组成不,8,从经验平衡常数 Kc 的表达式中可以看出，Kc 的单位是：mol dm,3,(e+d)(a+b),即为浓度的某次幂。,当 (e+d)=(a+b)时，Kc 无单位,对于气相反应：,a A(g)+b B(g)eE(g)+dD(g),对于气相反应，用物质的平衡分压表示气态可逆,反应的经验平衡常数,Kp,。,对同一个反应：Kc 和Kp 数值可能不等，二者之,间的关系：Kp=Kc(RT),n,n=(e+d)-(a+b),n=0,Kp=Kc,P：Pa；V：m,3,；T：K；R=8.314Jmol,-1,K,-1,Kp=,p,E,e,P,D,d,P,A,a,P,B,b,在某一温度下达平衡：,啮傲带塔劝骑于荤汰坊直服肺容矫抬揭垫挝晚闪弄腑酚琅积范祭獭盾讥使内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,从经验平衡常数 Kc 的表达式中可以看出，Kc 的单位,9,注意,：,（1）平衡状态，平衡体系各物质浓度保持不变，但各 物质浓度值与初始浓度有关。,（2）平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关。,2-2,平衡常数表达式的书写要求和多重平衡规则,1.平衡常数表达式的书写要求,反应体系中纯固体，纯液体及水溶液中的水的,浓度不写入平衡常数表达式中。如:,Cr,2,O,7,2-,(aq),+H,2,O 2 CrO,4,2-,(aq),+2H,+,(aq),H,2,O 为液相，不写入。,O,Cr,H,CrO,Kc,2,7,2,2,2,2,4,-,+,-,=,孪拿抡状磕授湿夕花郭插荧胳辫将米撕慑娠拆括琼沏粟躬椒秀蜂绕哆哦踊内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,注意：（1）平衡状态，平衡体系各物质浓度保持不变，但,10,复相反应的经验平衡常数用,K,表示，即不是,K,C,也不是,K,P,例：,CaCO,3,(S)CaO(S)+CO,2,(g),复相反应,K=P,CO,2,对非水溶液反应，如有水生成或有水参加，必,须写上。如醋酸和乙醇的酯化反应:,C,2,H,5,OH+CH,3,COOH CH,3,COOC,2,H,5,+H,2,O,同一化学反应，平衡常数关系式因化学方程式,的写法不同而异。,Kc,=,CH,3,COOC,2,H,5,H,2,O,CH,3,COOH C,2,H,5,OH,缨耘楼了捌琵郸判慈哦喂宵橱炊势急房障辖恫术盖洞窃肄偏诉内机加沾羡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,复相反应的经验平衡常数用 K 表示，即不是K,11,N,2,O,4,(g)2NO,2,(g)K,1,=0.36 N,2,O,4,(g)NO,2,(g)K,2,=,K,1,1/2,=0.60 2NO,2,(g)N,2,O,4,(g)K,3,=1/K,1,=2.78,因此要使用与反应方程式对应的平衡常数,2.多重平衡规则,某个反应可以表示为两个反应的和(或差)，则总,反应的平衡常数等于各分反应平衡常数之积(或商)。,这个关系称为多重平衡规则。,（1）H,2,(g)+O,2,H,2,O(g)K,1,（2）CO,2,(g)CO(g)+O,2,K,2,（3）H,2,(g)+CO,2,(g)H,2,O(g)+CO(g)K,3,（3）=（1）+（2）,趁许搐添毫乞蹦畜秸劲汛醚锌革棕雇促检筷令真衣摧器瞪改谚象蛹阻阳休内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,N2O4(g),12,同理：,（1）=（3）,-,（2）,K,1,=K,3,/K,2,注意：在处理多重平衡关系中,所有平衡常数必须在,同一个温度。,2-3 平衡常数与化学反应的程度,体系达平衡时，体系中各物质浓度不再随时间,而改变，这时反应物已最大限度地转变为产物。,平衡常数,K,C,越大，反应进行程度越大。,我们可以用转化率 来标志化学反应在某个具,体条件下的完成程度。,K,3,=,=,K,1,K,2,H,2,OCO,H,2,CO,2,H,2,O,H,2,O,2,O,2,CO,CO,2,川问猖迷涤唱经勘图苏莉陕兴摘宪驻缘氦迎耶洲菇枢溺宇庇腹付缕少材涡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,同理：（1）=（3）-（2）K1=,13,转化率,%=,已转化为产物的总量/反应物起始的总量,例：,反应,CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),在,773K,时,平衡常数,Kc=9,，如反应开始时,CO,和,H,2,O,的浓度都是,0.020 molL,-1,，计算在这条件下，,CO,的转化率最大是多少？,解：设平衡时,CO,2,和H,2,的浓度为,x molL,-1,CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),初始浓度:,0.020 0.020 0 0,平衡浓度:,0.020-x 0.020-x x x,解得:,x=0.015(molL,-1,),转化率,=0.015/0.020 100=75%,K=9,x,2,(0.020-x),2,匹樊衣慧猎辱衫水员跟撬艳祝俏墓沧渝哇门佑派催侍乾涛缩鹅元赣雕想窗内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡,转化率%=已转化为产物的总量/反应物起始的总量 例：反应,14,利用同样的方法，可以分别求得当,Kc=4 和 Kc=1 时，,CO的平衡转化率分别为 67%和 50%，可以说，在其它条件相同时,Kc 越大，平衡转化率越高。,虽然Kc和转化率都可以表示反应进行的程度，但,Kc与反应物的浓度无关