《无机化学 教学课件 ppt 作者 李瑞祥 曾红梅 周向葛 等编第四章 化学平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学 教学课件 ppt 作者 李瑞祥 曾红梅 周向葛 等编第四章 化学平衡（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 化学平衡,化学反应的可逆性和化学平衡,化学反应一般可按方程式从左向右进行，又可以从右向左进行，这就是化学反应的可逆性。,化学反应的可逆性和化学平衡,几乎所有的化学反应都有可逆性，可逆反应的进行，将导致化学平衡状态的实现。 化学平衡是在可逆反应体系中，正反应和逆反应的速率相等时反应物和生成物的浓度不随时间而改变的状态。 化学平衡是一种动态平衡。,一、经验平衡常数,根据数据可见，在恒温下，可逆反应无论从正反应开始，或是从逆反应开始，最后达到平衡后，尽管每种物质的浓度在各个体系中并不一致。如：HI的分解，体系中各物质的浓度间有如下关系：,一、经验平衡常数,在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成
2、物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一常数。,一、经验平衡常数,aA + bB = gG + hH,经验平衡常数K的单位由平衡方程确定。如为气体反应，可用分压表示：,纯液体、纯固体以及稀溶液中水参加反应时，其浓度（或分压）可认为是常数，均不写进平衡常数表达式中。,一、经验平衡常数,Kp = (PH2O)2,一、经验平衡常数,反应方程式的书写不同，平衡常数值不同；,K2 = K12,一、经验平衡常数,二、Kp和Kc的关系,根据 PV = nRT C = n/V = P/RT P = C(RT) Kp = Kc(RT)n,三、平衡常数
3、与平衡转化率,平衡转化率是指实现化学平衡时，已转化为生成物的反应物占该反应反应物起始总量的百分比。 同一类型反应，在其它条件相同时，平衡常数越大，平衡转化率越大。,四、标准平衡常数,化学反应达到平衡时，体系中各物质的浓度保持不变，此时的浓度为平衡浓度，若把浓度除以标准浓度，即除以C，得到平衡时的相对浓度。化学反应达到平衡时，各物质的相对浓度不再变化。如为气体反应除以标准压强P，得到相对分压。可见相对浓度和相对分压为无量纲的量。,液体：,气体：,四、标准平衡常数,如，Zn(s) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2(g),四、标准平衡常数,对复相反应：纯固体、液体和水溶液中的水，可
4、认为Xi=1，,对于溶液中的反应，K与Kc数值相等，但K无量纲，而Kc则不一定没有量纲。对于气相反应：一般K与Kp在数值上和量纲上都不相同。,四、标准平衡常数,五、标准平衡常数与化学反应的方向,对于任意反应，aA + bB = gG + hH，我们定义某时刻的反应商Q：,式中G表示某一时刻的浓度，为非平衡浓度，达到平衡时， K=Q,五、标准平衡常数与化学反应的方向,由K与Q大小的比较，也可判定指定条件下反应自发进行的方向： QK：反应继续向正向进行； QK：反应向逆向进行； QK：反应达到平衡；,对复相反应，同样可以判断反应进行的方向。利用Kp和Kc与反应商相比较，也可判断反应方向，但必须注意
5、K与Q的一致性。,五、标准平衡常数与化学反应的方向,六、标准平衡常数K与rGm的关系,前面热力学基础中知道，可用rGm判断反应方向。这里采用K与Q比较的判断方法，两者之间有着内在联系。,1、化学反应等温式,化学反应在标准状态时，我们可以根据反应的标准生成自由能的变化rGm做判据判断。 然而化学反应在非标准状态下又如何判断呢？ aA + bB = gG + hH， 反应的rGm ， rGm，Q之间有如下关系。,平衡时：,逆反应自发进行,1、化学反应等温式,2、 fGm， rGm和rGm的关系,它是化学反应在标准状态下进行反应的方向判据：,它是化学反应在非标准状态下进行方式和方向判据,fGm是物质
6、的标准生成自由能。可查表得到：,例1：在一个10 L 的密闭容器中，CO与H2O蒸气混合物加热时，建立下列平衡：CO（g）+ H2O（g）= H2（g）+ CO2（g），在850时，平衡常数Kc=1，若用2 mol CO和2 mol H2O气互相混合，加热到850，求CO转化为CO2的百分率。,解：起始时： CO = 2/10 = 0.2 mol.l-1， H2O = 2/10 = 0.2 mol.l-1， 设达到平衡时CO2为x， 则H2 = x， CO = 0.2-x， H2O = 0.2-x,x = 0.1 平衡时：CO = H2O = 0.2-x = 0.1 mol.l-1 CO2 =
7、 H2 = 0.1 mol.l-1； CO转化为CO2的百分率为：0.1/0.2 = 50%,例2：已知下列反应的热力学数据为： 2HI = H2（g）+ I2（g） fHm(kJ.mol-1) 26.0 0 62.2 Sm(J.mol-1 .K-1) 206.3 130.6 260.5 fGm (kJ.mol-1) 1.3 0 19.4,计算：(1)、标准状态时反应方向？ (2)、在298K，PHI（g）= 1.013105 Pa， PH2（g）=1.013104 Pa，PI2（g）=1.013103 Pa 时，反应的方向如何？ (3)、在(2)条件下达到平衡时的温度？,rGm 0；标准状态
8、下反应不能正向自发进行，逆反应可自发进行。,rGm0；该条件下反应能正向进行。,(2),解：(1)根据rGm判断反应方向,当达到平衡时： rGm=0,从上式可见：,七、化学平衡的移动,在一定条件下，可逆反应的正反应和逆反应速率相等时，建立化学平衡。当外界条件改变，可逆反应从一种平衡状态转变为另一种平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。,1、浓度对平衡的影响,在恒温条件下， K为常数，当处于平衡状态时，Q = K，在平衡体系中增加反应物浓度,1、浓度对平衡的影响,QK：正反应方向移动； QK：逆反应方向移动； 即：在恒温下，增加反应物浓度或减小生成物浓度平衡向正反应方向进行（移动）。相反，减小反应物
9、浓度，或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。,2、压强对平衡的影响,压强的变化对没有气体参加的化学反应影响不大，对于有气体参加的反应又如何影响呢？ aA(g) + bB(g) = gG(g) + hH(g),如果 g+ha+b，则QK，反应平衡逆向移动； g+ha+b，则QK，反应平衡正向移动； g+h a+b， QK，平衡不改变。,2、压强对平衡的影响,如将压力增加一倍，则反应商Q：,2、压强对平衡的影响,压强的变化只是对那些反应前后气体分子数有变化的反应有影响；恒温下，增加压强，平衡向分子数减少的方向移动，减少压强，平衡向分子数增加方向移动。,3、温度对平衡的影响,不同温度 T1 ，T2 时，分别有等式,( 1 ) ( 2 ),注意：近似地认为rHm和rSm不随温度变化,3、温度对平衡的影响,3、温度对平衡的影响,对于正向吸热反应， 0，当温度升高时，此时，平衡将向正反应方向移动；,对于正向放热反应， 0，当温度升高时，此时，平衡将向逆反应方向移动；,总之，当温度升高时，平衡向吸热方向移动；降温时平衡向放热方向移动。 催化剂只是缩短了化学平衡实现的时间，不影响化学平衡。,3、温度对平衡的影响,
