wjhx023-化学反应的限度.pptx

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,*,第三节,化学反应程度,无机化学多媒体电子教案,第二章 化学反应,方向、速率和程度,第三节,化学反应程度,6/1/2025,第1页,2-3-1 可逆反应与化学平衡,2-3-1 可逆反应与化学平衡,可逆反应和不可逆反应,不可逆反应反应物能全部转变为生成,物,亦即反应能进行到底反应。,比如：HCl+NaOH NaCl+H,2,O,MnO,2,2KClO,3,2KCl+3O,2,6/1/2025,第2页,1、可逆反应和不可逆反应,可逆反应同一条件下可同时向正、逆两个方向进行反应。,方程式中，用可逆符号代替等号。,如 当,p,=100kPa、,T=,773K,SO,2,与O,2,以2:l体积比在密闭容器内进行反应时,SO,2,转化为SO,3,最大转化率为90。,因为SO,2,与O,2,生成SO,3,同时,部分SO,3,在相同条件下又分解为SO,2,和O,2,。,2SO,2,(g)+O,2,(g)2SO,3,(g),V,2,O,5,6/1/2025,第3页,正反应：,按反应方程式从左向右进行反应；,逆反应：,从右向左进行反应。,普通地，可逆性是化学反应普遍特征，仅少数反应反应物可完全转化为产物,为,不可逆反应,。严格地说，除放射性元素蜕变外，,几乎全部化学反应都含有可逆性,，只是可逆程度不一样而已。,4,第4页,可逆反应速率,正反应速率(v,正,),逆反应速率(v,逆,),总速率(v,总,),v,总,|v,正,v,逆,|,如：密闭反应器中进行可逆反应：,5,CO,2,(g)+H,2,(g)CO(g)+H,2,O(g),第5页,化学平衡,在一定温度下,反应物,在密闭容器内进行可逆,反应,伴随反应物不停消,耗,、,生成物不停增加,正反,应速率不停减小,逆反应,速率不停增大,反应进行,到一定程度,正反应速率,和逆反应速率相等,各反,应物,、,生成物浓度不再,改变,这时反应体系所处,状态称为“化学平衡”,。,正,逆,正,逆,/(molL,-1,s,-1,),t,/s,6/1/2025,第6页,2、化学平衡特征,反应到达平衡后,只要外界条件不变，反应体系中各物质量将不随时间而变。,化学平衡是一个动态平衡，即单位时间内反应物消耗量和生成物生成量相等。,化学平衡是有条件、相正确、暂时：,恒温、封闭体系中才能建立平衡；,外界条件改变，平衡可能被破坏，平衡发生移动，直至建立新平衡。,v,正,=v,逆,0,6/1/2025,第7页,表明反应程度一个特征值,1、经验（试验）平衡常数,2-3-,2 化学平衡常数,任何可逆反应，不论反应始态怎样，在一定温度下达平衡时，各生成物平衡浓度幂乘积与反应物平衡浓度幂乘积之比值为一常数，称为化学平衡常数。,以浓度表示称为,浓度平衡常数(,K,c,)，以,分压表示称为压力平衡常数常数(,K,p,)。,第8页,2-3-,2 化学平衡常数,（1）对于溶液中反应,K,c,浓度平衡常数；,单位：,(molL,-1,),i,，,i,=(g+d)-(a+b),如可逆反应：,6/1/2025,第9页,（2）,对于气相中反应,aA +bB gG +dD,压力平衡常数,p,A,、p,B,、p,G,、p,D,平衡分压,10,第10页,（3）K,P,与K,C,关系,当反应物、生成物都近乎理想气体时,：,pV,=,nRT,p,=,n/V RT,=,c RT,n,为反应后与反应前气体摩尔数之差；,只应用于单纯气态反应。,依据,n,数值可分为以下三种情况：,a)当,n,0时，K,p,=K,c,;,b)当,n,0时，K,p,K,c,;,c)当,n,0时，K,p,10,7,正向进行；K,10,7,逆向进行。,例 2SO,2,(g)+O,2,(g)=2SO,3,(g),298K时，K,298K,=3.6 10,24,第23页,标准,平衡常数,K,与温度相关,，所以要注明,K,温度条件，通常一个温度下同一化学反应只有一个K,。,上述平衡常数与平衡体系,各组分分压或浓度关系，严格地说只是对于,气体分压不太高，溶质浓度比较稀,情况下适用。,第24页,3、多重平衡规则,e.g.1：,相同温度下,(1)N,2,(g)+O,2,(g),2NO(g),(2)2NO(g)+O,2,(g),2NO,2,(g),(3)N,2,(g)+2O,2,(g),2NO,2,(g),依据赫斯定律:反应(1)+反应(2)反应(3),r,G,1,+,r,G,2,r,G,3,依据,r,G,m,=-,RT,ln,K,RT,ln,K,1,+,RT,ln,K,2,=,RT,ln,K,3,则,K,1,K,2,K,3,多重平衡规则：,当几个反应式相加得到另一个反应式时，,其平衡常数等于几个反应平衡常数之积。,6/1/2025,第25页,e.g.2:2NO(g)+O,2,(g),2NO,2,K,1,2NO,2,(g),N,2,O,4,K,2,2NO(g)+O,2,(g),N,2,O,4,(g),K,=K,1,K,2,e.g.3:C(s)+CO,2,(g),2CO(g)K,C(s)+H,2,O(g),CO(g)+H,2,(g),K,1,CO(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g)K,2,K,=K,1,/K,2,多重平衡规则,第26页,多重平衡规则用途,：应用若干己知反应平衡常数求得某个或一些其它反应平衡常数，而无须逐一经过试验求值。,第27页,例,计算反应：C(s)+CO,2,(g),2CO(g),温度为298.15K和1173K时,K,。,解：C(s)+CO,2,(g),2CO(g),f,H,m,/(kJmol,-1,)0 -393.509 -110.525,S,m,/(Jmol,-1,K,-1,)5.740 213.74 197.674,f,G,m,/(kJmol,-1,)0 -394.359 -137.168,r,G,m,=2,f,G,m,(CO)-,f,G,m,(CO,2,),=2(-137.168)-(394.359)kJmol,-1,=120.023 kJmol,-1,ln,K,=-=-,r,G,m,120.023,RT,8.314,298.15,K,=9.5,10,-22,6/1/2025,第28页,解：C(s)+CO,2,(g),2CO(g),f,H,m,/(kJmol,-1,)0 -393.509 -110.525,S,m,/(Jmol,-1,K,-1,)5.740 213.74 197.674,r,H,m,=2(-110.525)-(393.509)kJmol,-1,=172.459 kJmol,-1,r,S,m,=2(197.674)-(5.740+213.74)Jmol,-1,K,-1,=175.87 Jmol,-1,K,-1,r,G,m,(1173K)=,r,H,m,-,T,r,S,m,=(172.459,10,3,-1173,175.87)Jmol,-1,=33836.51 Jmol,-1,ln,K,=-=-,r,G,m,33836.51,RT,8.314,1173,K,=32.14,(1173K),6/1/2025,第29页,2-3-3 化学平衡计算,2-3-3 化学平衡计算,平衡转化率,化学反应达平衡后，该反应物转化为生成物，从理论上能到达最大转化率。,某反应物已转化量,=,100%,反应开始时该反应物总量,若反应前后体积不变,反应物起始浓度-反应物平衡浓度,=,100%,反应物起始浓度,注意：,转化率与体系起始状态相关，必须指明哪种物质转化率。,6/1/2025,第30页,例,763.8K,时,反应,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),K,c,=45.7,反应开始时H,2,和I,2,浓度均为l.00 molL,-1,求反应达平衡时各物质平衡浓度及I,2,平衡转化率。,假定平衡时要求有90I,2,转化为HI,问开始时I,2,和H,2,应按怎样浓度比混合?,思绪,(,1)依据已知,K,c,和反应式给出计量关系,求出各物质平衡浓度及I,2,改变浓度,代入平衡转率计算式。,6/1/2025,第31页,解:(1)设达平衡时,c,(HI)=,x,molL,-1,H,2,(g)+I,2,(g),2HI(g)始态浓度/(mo1L,-1,)1.00 1.00 0改变浓度/(mo1L,-1,)-,x,/2-,x,/2 +,x,平衡浓度/(mo1L,-1,)1.00-,x,/2 1.00-,x,/2,x,则,x,2,K,c,=45.7,(,1.00-,x,/2,)(,1.00-,x,/2,),x,1.54,平衡时各物质浓度为：,c,(HI)=,1.54,molL,-1,c,(H,2,)=,c,(I,2,)=(1.00-1.54/2)molL,-1,=,0.23,mo1L,-1,I,2,改变浓度=-,x,/2=0.77molL,-1,I,2,平衡转化率,=(0.77/1.00)100%=,77,%,第32页,例,763.8K,时,反应,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),K,c,=45.7,反应开始时H,2,和I,2,浓度均为l.00 molL,-1,求反应达平衡时各物质平衡浓度及I,2,平衡转化率。,假定平衡时要求有90I,2,转化为HI,问开始时I,2,和H,2,应按怎样浓度比混合?,思绪,(2)依据平衡移动原理，增大反应物浓,度，能够使平衡向正向移动。增大H,2,初始浓度，能够提升 I,2,转化率。,6/1/2025,第33页,解:(2)设开始时,c,(H,2,)=,x,molL,-1,c,(I,2,)=,y,molL,-1,H,2,(g)+I,2,(g),2HI(g),始态浓度,/(mo1L,-1,),x,y,0,平衡浓度,/(mo1L,-1,),x,-0.9,y,y,-0.9,y,1.8,y,则 (1.8,y,),2,K,c,=45.7,(,x,-0.9,y,)(,y,-0.9,y,),x,/,y,=1.6/1.0,若开始,H,2,和I,2,浓度以,1.6:1.0,混合,，,I,2,平衡转化率可达,90%。,第34页,例,在5.00L容器中装有等物质量PCl,3,(g)和,Cl,2,(g),。,523,K,时,反应,PCl,3,(g)+Cl,2,(g)PCl,5,(g),达平衡时，,p,(PCl,5,)=,p,，,K,=0.767，,求,：,开始装入PCl,3,和Cl,2,物质量；,PCl,3,平衡转化率。,解,:(1)设始态,p,(PCl,3,)=,p,(Cl,2,)=,x,Pa,PCl,3,(g)+Cl,2,(g)PCl,5,(g),始态分压/Pa,x x,0,平衡分压/Pa,x-p x-p,p,6/1/2025,第35页,解,:(1)设始态,p,(PCl,3,)=,p,(Cl,2,)=,x,Pa,PCl,3,(g)+Cl,2,(g)PCl,5,(g),始态分压/Pa,x x,0,平衡分压/Pa,x-p x-p,p,p,(PCl,3,)/,p,(,x-p,)/,p,(,x-p,)/,p,K,=,1,(,x,-10,5,Pa)/10,5,Pa,2,0.767=,x,=214155,pV,2141555.0010,-3,RT,8.314,523,n,(PCl,3,)=,n,(Cl,2,)=mol,=0.246 mol,(2),n,(PCl,3,),=,100%=,100%=,47.0%,p,10,5,Pa,x,214155Pa,6/1/2025,第36页,第三节结束,第三节 结束,第二章 化学反应,方向、速率和程度,无机化学多媒体电子教案,第37页,