首页,下一页,上一页,本章要点,欢迎大家进入化学课堂,欢迎大家进入化学课堂,4.,化学平衡的移动,2.,平衡常数,1.可逆反应和化学平衡,3.化学反应等温式,化学平衡,4.化学平衡的移动2.平衡常数1.可逆反应和化,0 0.0100 0.0100 0 7.60,0,2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20,2.04,4850,0.00213 0.00213 0.0157 0.345 3.43,反应开始,：c(H,2,),c(I,2,)较大,c(HI)=0,正,较大,逆,为 0；,反应进行,：,c,(H,2,),c,(I,2,)减小,正,减小,c,(HI)增大,逆,增大；,某一时刻,：,正,=,逆,，体系组成不变，达到平衡状态,。,大多数化学反应都是可逆的。例如：,t,/s,图片,1.可逆反应和化学平衡,0 0.0100 0.0100,0.02,0.01,0.020.01,特征：,（1）体系的组成不再随时间而变。(标志),（2）是动态平衡。,+,=,-,0 (条件、前提),（3）平衡组成与达到平衡的途径无关。,（4）可逆反应的最大限度。,（5）是暂时的、有条件的相对平衡。,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的状态。,化学平衡,特征：正反应和逆反应速率相等时，反应物和生成物,2.1 经验平衡常数,CO,2,(g)+H,2,(g)CO(g)+H,2,O(g),无论体系中各物质的起始浓度如何改变，达平衡时,总是相同，为一常数,2HI(g)H,2,(g)+I,2,(g),698.1K,1473K,2 平衡常数,2.1 经验平衡常数CO2(g)+H2(g),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的幂的乘积与反应物浓度以反应式中计量系数为指数的幂的乘积之比是一常数,平衡常数,即 对任一可逆反应,a,A+,b,B,g,G+,h,H,一定温度下达平衡时,K,经验平衡常数，通常有单位 (moll,-1,),v,K,c,浓度平衡常数,对气相反应,a,A+,b,B,g,G+,h,H,K,p,压力平衡常数，单位(Pa),v,K,p,与,K,c,的关系？,K,p,=,K,c,(RT),v,v,=(g+h)-(a+b),如何导出上述关系？,对任何可逆反应，在一定温度下达平衡时，生成物,对于溶液中的反应：,对于气相反应：,Sn,2+,(aq)+2Fe,3+,(aq)Sn,4+,(aq)+2Fe,2+,(aq),2.2,标准平衡常数,对于溶液中的反应：对于气相反应：Sn2+(aq)+2Fe3+,对于一般的化学反应：,是温度的函数，与浓度、分压无关。,标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式相对应。,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x,i,=1，不写入,稀溶液中,溶剂,视为纯液体，不写入。,对于一般的化学反应：是温度的函数，与浓度、,2,2,HI(g),(g),I,2,1,(g),H,2,1,+,(),1/2,2HI(g),(g),I,(g),H,2,2,+,=(),-1,/,),I,(,/,),H,(,/,),HI,(,2,2,2,p,p,p,p,p,p,=,22HI(g)(g)I21(g)H21+()1,平衡常数的意义和特征：,的大小表明可逆反应在一定条件下的反应限度；,其它条件相同时，越大则正向进行的程度大；,大小不能预示反应达到平衡的时间，,SO,2,(g)+O,2,(g)SO,3,(g)K=3.610,24,与浓度无关，只是温度的函数；,可以证明对基元反应,（,如何导出？,）,当温度升高时，,k,正,、,k,逆,都增大，但倍数不同（？）,对,H,0的反应，,E,a,正,E,a,逆，,当温度升高时，,k,逆,的增加倍数大，使,K,减小。,对,H,0的反应？,平衡常数的意义和特征：的大小表明可逆反应在一定,例题：,已知25时反应,解：,反应,+得：,=,=0.450.051=0.023,2BrCl(g)+I,2,(g),2IBr(g)+,Cl,2,(g),的 。,I,2,(g)+Br,2,(g),2IBr(g),的 =0.051,计算反应,2BrCl(g),Cl,2,(g)+Br,2,(g),的 =0.45,2BrCl(g)+I,2,(g),2IBr(g)+,Cl,2,(g),例题：已知25时反应解：反应+得：=0.45,多重平衡原理（规则）：,若某反应方程式可表示为几个反应式相,加,（,减,），则该反应的平衡常数等于几个反,应平衡常数的,积,（,商,）。（所乘系数为指数）,2NO(g)+O,2,(g)2NO,2,(g)K,1,2NO,2,(g)N,2,O,4,(g)K,2,2NO(g)+O,2,(g)N,2,O,4,(g)K,3,=?,C+CO,2,2CO K,1,CO+Cl,2,COCl,2,K,2,2COCl,2,C+CO,2,+2Cl,2,K,3,2.3,多重平衡原理,多重平衡原理（规则）：若某反应方程式可表示为几,1.,判断反应的程度,3.,计算平衡的组成,2.,预测反应的方向,2.4 标准平衡常数的应用,1.判断反应的程度3.计算平衡的组成2.预测反应,K,愈小，反应进行得愈不完全；,K,愈大，反应进行得愈完全；,K,不太大也不太小(如 10,-3,K,10,3,),反应物部分地转化为生成物。,平衡转化率：,1.判断反应的程度,K 愈小，反应进行得愈不完全；K 愈大，反应进行,对于反应,a,A(aq)+,b,B(aq),g,G(aq)+,h,H(aq),在某时刻的反应商：,反应商：,当,Q,=时，反应达到平衡状态；,当,Q,时，反应正向进行；,当,Q,时，反应逆向进行。,K,K,K,2.预测反应的方向,对于反应 aA(aq)+bB(aq),解:,(1),pV,=,nRT,因为,T,、,V,不变，,p,n,B,p,0,(CO)=(0.03508.314373)kPa=108.5 kPa,p,0,(Cl,2,)=(0.02708.314373)kPa=83.7 kPa,例题：已知反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g),在恒温恒容条件下进行,373K时K,=1.5,108。,反应开始时,c,0,(CO)=0.0350molL,-1,，,c,0,(Cl,2,)=0.0270molL,-1,，,c,0,(COCl,2,)=0。计算373K反应达到平衡时各物种的分压和CO的平衡转化率。,3.计算平衡的组成,解:(1)pV=nRT 因为T、V 不变，p,开始,c,B,/(molL,-1,)0.0350 0.0270 0,开始,p,B,/kPa 108.5 83.7 0,假设Cl,2,全部转化 108.5-83.7 0 83.7,又设COCl,2,转化,x,x,x,-,x,平衡,p,B,/kPa 24.8+,x,x,83.7-,x,CO(g)+Cl,2,(g)COCl,2,(g),开始cB/(molL-1)0.0350,平衡时:,p,(CO)=24.8 kPa，,p,(Cl,2,)=2.3,10,-6,kPa,p,(COCl,2,)=83.7 kPa,假设 83.7,-,x,83.7，24.8+,x,24.8,因为,K,很大，,x,很小，,平衡时:p(CO)=24.8 kPa，p(Cl2)=2.3,练习,在容积为5.00L的容器中装有等物质的量PCl,3,(g),和Cl,2,(g)，在523K下，下列反应达平衡时,p,(PCl,5,)=,p,K,=0.57 PCl,3,(g)+Cl,2,(g)PCl,5,(g),求,:(1),开始装入的PCl,3,和Cl,2,的,n,(2)PCl,3,的平衡转化率.,解,:(1),设PCl,3，,Cl,2,的始态分压为,x,PCl,3,(g)+Cl,2,(g)PCl,5,(g),起始/Pa,x x 0,平衡/Pa,x-p x-p p,练习 在容积为5.00L的容器中装有等物质的量PCl3(,x,=2.3210,5,(Pa),n,(PCl,3,)=,n,(Cl,2,),(2),转化率,x=2.32105(Pa)n(PCl3)=n(C,恒温恒压时：,将上式代入前式得：,反应达到平衡时，,Q,RT,（,T,）,ln,+,=,（,T,）,(,T,)=0，,Q,=,RT,ln,=-,（,T,）,(,T,),Q,RT,（,T,）,ln,+,=,-,RT,ln,（,T,）,=,RT,Q,ln,2.303,RT,lg,=-,（,T,）,(,T,),=,（,T,）,+2.303,RT,lg,Q,-,2.303,RT,lg,3 化学反应等温式,恒温恒压时：将上式代入前式得：反应达到平衡时，QRT（T）l,Gibbs,函数变判据与反应商判据：,判断反应方向。,必须用,m,r,G,D,经验判据,：,反应多半正向进行,-,40,kJ,mol,-1,反应多半逆向进行,40,kJ,mol,-1,-,40kJ,mol,-1,40kJ,mol,-1,反应,正,向进行,0,K,Q,Q,RT,（,T,）,ln,+,=,（,T,）,（,T,）,=,RT,Q,ln,Gibbs函数变判据与反应商判据：判断反应方向。必须用mrG,、和 的关系,(1)由 可计算,(2)是标准状态下反应方向的判据；,(3)非标态时反应方向由 判断；,(4)在标准状态下，,Q,=1,=,=,（,T,）,+2.303,RT,lg,Q,-,2.303,RT,lg,、和,4.1,浓度对化学平衡的影响,4.5 两个需要说明的问题,4.4 Le Chatelier 原理,4.3 温度对化学平衡的影响,4.2 压力对化学平衡的影响,4 化学平衡的移动,4.1 浓度对化学平衡的影响4.5 两个需要说明的问,化学平衡的移动：,当外界条件改变时，化学反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程。,对于溶液中的化学反应，平衡时，,Q,=K,当,c,(反应物)增大或,c,(生成物)减小时,当,c,(反应物)减小或,c,(生成物)增大时,Q,K,平衡向逆向移动。,浓度对平衡的影响:,BACK,4.1 浓度对化学平衡的影响,化学平衡的移动：当外界条件改变时，化学反应从一种平衡,如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减小生成物的分压，使,Q,减小，导致,Q,K,，平衡向,逆向,移动。,1.部分物种分压的变化,对没有气体参加的反应，压强对平衡的影响不大,；,对有气体参加且反应前后气体的物质的量有,变化的反应。压强的变化将对平衡产生影响。,4.2 压力对化学平衡的影响,如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减,2.体积改变引起压力的变化,对于有气体参与的化学反应,a,A(g)+,b,B(g),y,Y(g)+,z,Z(g),n,x,Q,B,S,=,2.体积改变引起压力的变化对于有气体参与的化学反应 aA(,对于气体分子数增加的反应，,B,0，,x,B,1，,Q,K,，平衡向逆向移动，即向气体分子数减小的方向移动。,对于气体分子数减小的反应，,B,0，,x,B,1，,Q,0，x B,N,2,(g)+3H,2,(g)2NH,3,(g),v,0,T,K下反应达平衡时,当,平衡向正反应方向移动，即向气体分子数减,小的方向移动。,CO(g)+H,2,O(g)H,2,(g),+CO,2,(g)?,结论,N2(g)+3H2(g),结论：,等温时，增加总压强各物质的分压增加时，,平衡向气体分子数减小的方向移动；,反之，减小总压强各物质的分压减小时，,平衡向气体分子数增大的方向移动；,结论：,在惰性气体存在下达到平衡后,，再恒温压缩,B,0，平衡向气体分子数减小的方向移动,B,=0，平衡不移动。,对,恒温恒压下已达到平衡,的反应，引入惰性气体，总压不变，体积增大，反应物和生成物分压减小，如果,B,0，平衡向气体分子数增大的方向移动。,对,恒温恒容下已达到平衡,的反应，引入惰性气体，反应物和生成物,p,B,不变，,Q=K,，平衡不移动。,3