资源简介

(共39张PPT)
第五章
化学平衡
5 － 1 化学平衡状态
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
在一定条件(T、p、c)下，当正反两个方向的反应速率相等时，反应物和产物的浓度不再随时间而变的状态，被称为化学平衡。
一定条件下，平衡状态将体现该反应条件下化学反应所能达到的最大限度。
*
化学平衡的基本特征：
（1）在适宜条件下，封闭体系中进行的可逆反应可达到平衡状态
（2）系统的组成不再随时间而变
（3）化学平衡是动态平衡
（4）平衡组成与达到平衡的途径无关
*
对于任一可逆反应 a A ＋ b B g G ＋ h H
平衡时经验平衡常数为：
气相反应
溶液中的反应
5－1－1 经验平衡常数
在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成物的浓度（或分压）以反应方程式中计量系数为指数的幂的乘积与反应物的浓度（或分压）以反应方程式中计量系数为指数的幂的乘积之比是一个常数
*
注意：
4）纯液体和纯固体的浓度是一个常数，在化学平衡表达式中不要表示出来。在书写 KC 或 KP 表达式时, 只写浓度或分压可变的溶液相和气压, 固态和纯液态物质, 不写入.
1）化学平衡表达式的书写形式只取决于所给化学方程式的形式；
2）用浓度表示的经验平衡常数, 则称为浓度平衡常数 KC
3）以分压表示的平衡常数称为分压平衡常数 Kp
*
5）Kp与Kc之间的关系：对于气相反应, 既有 KC，也有 KP，表达的是同一平衡态, 但数值可以不同。 KC 和 KP 之间可以相互换算
6）化学平衡常数服从多重平衡规则：
a、反应式相加(减), 平衡常数相乘(除)
b、化学计量数扩大n倍, K扩大n次方.
c、互逆的两个反应, 其平衡常数互为倒数
*
二、平衡常数的意义
K标志在该条件下，化学反应所能达到的最大限度。K愈大，正反应趋势越强，生成物在平衡体系中所占有比例越大
*
5－2 化学反应进行的方向
对于气体反应:a A(g) ＋ b B(g) g G(g) ＋ h H(g)
一、 标准平衡常数Kθ
对于溶液中的反应 a A ＋ b B g G ＋ h H
*
*
（1）标准态“ ”定义：
c 称为标准浓度，定义 c ＝ 1 mol·dm－3
p 称为标准压力，定义 p ＝ 100 KPa
（2）标准平衡常数K 无量纲，非标准平衡常数K可以有量纲
（3）纯液体和固体的浓度为1
（4）K 与初始浓度无关，只与反应本身和温度有关
（5）K 与反应方程式写法有关
标准平衡常数K 的有关说明：
*
例. 合成氨的反应：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
KΘ1 =
1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)
KΘ2 =
NH3(g) 1/2N2(g)+3/2H2(g)
KΘ3 =
*
例. 已知25℃时，
2BrCl(g) Cl2(g) + Br2(g) K1Θ=0.45
I2(g) + Br2(g) 2IBr(g) K2Θ=0.051
计算反应: 2BrCl(g)+I2(g) Cl2(g) + 2IBr(g) 的K3Θ
解: 反应(1)+反应(2)=反应(3)
可见:
*
K 与 Kc、Kp的关系
K 与 Kc数值相等，K 是量纲为1的常数，而Kc是有量纲的
K 与 Kp
K =Kp P -Δn
特别注意：气相反应求K 时，
必须使用Pi/P
无论数值还是单位一般都不相等
*
5-2-2 判断化学反应的方向
c(H)和c(A)表示反应进行到某一时刻时的浓度，称为非平衡浓度
某时刻的反应商Q
平衡时:
反应商：在一定温度下，某可逆反应任一时刻时，生成物的相对浓度或压力以反应方程式中计量系数为指数的幂的乘积与反成物的相对浓度或压力以反应方程式中计量系数为指数的幂的乘积之比，用Q 表示
aA hH
*
判断反应进行的方向
Q < KΘ，正向反应自发进行；
Q ＝KΘ ，反应达平衡状态；
Q >KΘ ，逆向反应自发进行。
注意：Q与K必须相一致
*
一、化学反应等温式
5-3、 标准平衡常数KΘ与ΔrGmΘ的关系
1．　ΔrGmΘ = - RT lnKΘ
上式给出了重要的热力学参数ΔrGmθ 和 Kθ 之间的关系，为得到一些化学反应的平衡常数 Kθ 提供了方法。
*
2．判断等温等压下化学反应的自发方向
△rGm= - RT lnKθ +RTlnQ= RTlnQ/Kθ
*
二、平衡常数的求法
1、测出某温度下化学平衡时各物质的浓度或分压, 利用平衡常数的表示式求算。
2、平衡常数还可以通过查表, 由ΔfGmΘ求出 ΔrGmΘ, 或利用吉-亥公式求出ΔrGmΘ, 利用ΔrGmΘ = - RT lnKΘ
*
1 判断反应程度
2 预测反应方向
3 计算平衡组成
四、 标准平衡常数的应用
*
1 . 判断反应程度
KΘ的数值反映了化学反应的本性，KΘ值越大，正向反应可能进行的程度越大；KΘ值越小，正向反应进行得越不完全。因此，标准平衡常数KΘ是一定温度下、化学反应可能进行的最大限度的量度。
*
2. 预测反应方向
aA(g)+bB(aq)+cC(s) xX(g)+yY(aq)+zZ(l)
反应商
Q与KΘ数学表达式形式一样，但却是两个不同的量。
*
预测反应方向的反应商判据：
*
3. 计算平衡组成
若已知反应体系的起始组成，利用KΘ可计算平衡时反应体系的组成。
*
化学平衡都是相对的、暂时的。当外界条件改变时，平衡就会被破坏，各种物质的浓度（或分压）也会改变，反应将继续进行，直到在新的条件下建立新的平衡。这种当外界条件改变，可逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程，称为化学平衡的移动。
5.4 化学平衡的移动
*
5-4-1 浓度对化学平衡的影响
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,
Q < K 平衡向正向移动。
当c(反应物)减小或c(生成物)增大时,
Q > K 平衡向逆向移动。
*
结论：
对于可逆反应，若提高某一反应物的浓度或降低产物的浓度，都可使Q < KΘ，平衡将向着减少反应物浓度和增加产物浓度的方向进行。
*
5-4-2 压力对化学平衡的影响
结论：
● 压强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。
● 在定温下，增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增加的方向移动。
*
惰性气体的影响：
1. 反应前后气体分子数不变 , 引入惰性气体平衡不发生移动
2. 反应前后气体分子数改变, 有两种情况：
① 在等温等容下引入惰性气体，此时，系统的总压增大，但各反应物和产物的分压不变， Q=KΘ，平衡不移动。
② 在等温等压下引入惰性气体，平衡将向气体分子数增多的方向移动。
*
5-4-3 温度对化学平衡的影响
1、标准平衡常数KΘ与温度T的关系
*
2、假设在T1→T2温度区间内，ΔrHmΘ和ΔrSmΘ基本持不变，
对于吸热反应ΔrHmΘ＞0，
当T2 > T1时，K2 > K1，平衡右移，反应向吸热方向移动；
当T2 < T1时，K2 对于放热反应ΔrHmΘ< 0，
当T2 > T1时，K2 < K1，平衡左移，反应向吸热方向移动；
当T2 < T1时，K2 >K1，平衡右移，反应向放热方向移动。
*
催化剂不能使化学平衡发生移动
催化剂使正、逆反应的活化能减小, 但不能改变标准平衡常数KΘ，也不改变反应商Q。
催化剂只能缩短反应达到平衡的时间，不能改变平衡组成。
注意:
*
*
1
*
3
*
4
5
*
6
7
*
8 已知某化学反应是吸热反应，
欲使此化学反应的速率常数k和标准平衡常数
Kθ都增加，则反应的条件是：( )
A: 恒温下，增加反应物浓度；B: 升高温度；
C: 恒温下，加催化剂； D: 恒温下，改变总压力
*
9 反应 H2 (g)+Br2 (g) 2HBr(g)
在800K时Kθ=3.8×105，1000K时Kθ=1.8×103，则此反应是：
A: 吸热反应； B: 放热反应；
C: 无热效应的反应；
D: 无法确定是吸热反应还是放热反应
10 如果一个反应的吉布斯自由能变为零，则反应（ ）
(A) 能自发进行 (B) 是吸热反应
(C) 是放热反应 (D) 处于平衡状态
*
11 可逆反应2SO2＋O2 2SO3 H<0 达平衡时，为使平衡向右
移动，需要采取的措施是( )
A、升高温度 B、减小压强
C、增大氧气的浓度 D、加入催化剂
*
12 密封容器中A,B,C三种气体建立了化学平衡:
A + B ←→ C.相同温度下体积缩小2/3,则平衡
常数Kp为原来的
A. 3倍 B. 2倍 C. 9倍 D. 不变

展开更多......

收起↑