化学平衡常数和化学反应进行的方向.ppt

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,*,化学平衡常数 化学反应进行的方向,一,化学平衡常数,1,定义：,在一定,温度,下，一个可逆反应达到,化学平衡,时,生成物,浓度幂之积,与反应物,浓度幂之积,的比值是一个常数，,2,符号 公式 单位,m,A,(g,),+,n,B,(g,),p,C,(g,),q,D,(g,),+eE,(S,或,l),K,c,p,(C),c,q,(D),c,m,(A),c,n,(B),化学平衡常数表达式中的物质不包括,固体或纯液体,。固体或纯液体的浓度可看作是,1,而不出现在化学平衡常数表达式中。,化学平衡常数表达式中的浓度指的是,平衡时的浓度,。,K:,(molL,-1,),n,单位：,c:,molL,-1,n=p+q-(m+n),常数,K,与,反应的,起始浓度大小,无关；,常数,K,与,正向建立还是逆向建立平衡无关,;,即与平衡建立的,过程无关。,注意：,化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。,p,C,(g,),q,D,(g,),+eE,(S,或,l),m,A,(g,),+,n,B,(g,),K,c,m,(A),c,n,(B),c,p,(C),c,q,(D),K,1,b,H,2,O的状态,不是液态而是气态,，则需要,带入,平衡常数表达式。,a,在,水溶液中,进行的反应，虽然,H,2,O参与反应,，但是H,2,O只要作为溶剂，就,不能带入,平衡常数表达式。,c,在,非水溶液中,进行的反应，如果,有水参加或生成,，则应,代入,平衡常数表达式。,H,2,O,的处理,对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。,答案,:,对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：,(2)n,a,A,(g),nbB,(g),ncC,(g),c,nc,(C),c,na,(A),c,nb,(B),K,2,K,1,或K,1,K,2,n,n,1,K,1,c,c,(C),c,a,(A),c,b,(B),(1),a,A,(g),+,b,B,(g),c,C,(g),无论(,1,)还是(,2,)，A或B的转化率是相同的。,若干方程式相,加,(,减,),，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之,积,(,商,),=,K,1,K,2,(,3,),多重平衡规则,:,2NO,(g),+O,2,(g),2NO,2,(g),K,1,2NO,2,(g),N,2,O,4,K,2,2NO,(g),+O,2,(g),N,2,O,4,(g),K,思考,1:,对于给定反应,正逆反应的化学平衡常数一样吗,?,是什么关系？,答案,:,正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系,.,3,意义,:,K值,越大,，正向反应,进行,的程度越大,。反之亦然,.,K,10,5,K,10,-5,10,-5,K,10,5,认为,正反应进行得较完全,认为,正反应很难进行（逆反应较完全）,认为,是可逆反应,判断反应,进行程度,(,1,),：,例如：,2SO,2,(g),+O,2,2SO,3,(g),298K,时,K,很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。,(,2,),平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，,并不能预示反应达到平衡所需要的时间,。,4,影响因素：,T,T,一定，,K,一定,T,变化，,K,变化,吸热反应：,放热反应：,T,K ,T K,.,T,K ,T K .,注意：,K只与T有关，与,c P,等无关。,5,K的用途,（,1,）判断某状态是否处于平衡状态,如某,T,下，反应,mA,(g),+nB,(g),pC,(g),+qD,(g),+eF(s或l),平衡常数为,K,，任一时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：,O=,c,p,(C),c,q,(D),c,m,(A),c,n,(B),浓度商：,v,正,v,逆,，反应向正方向进行,v,正,v,逆,，反应处于平衡状态,v,正,v,逆,，反应向逆方向进行,Q,K,Q,K,Q,K,（,2,）利用温度改变时,K,值的变化可判断反应的热效应,若T ，,K,，则正反应为吸热反应；,若T ，,K,，则正反应为放热反应。,（,3,）判断可逆反应的反应温度,化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。根据平衡状态中各组分的物质的量浓度，可以计算出该温度下的化学平衡常数，从而判断反应温度。,（,4,）用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。,例,1,判断正误，正确的划“”，错误的划“”,(1,)平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻浓度(),(,2,)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数(),(,3,)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动(),(,4,)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化(),(,5,),可逆反应的平衡常数与温度有关，所以升高温度，平衡常数一定增大。(),(,6,),反应C,(s),H,2,O,(g),CO,(g),H,2(g),的平衡常数表达式为,(),K,压强增大，,K,也增大。,(,7,),化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。（）,(,8,),某反应的平衡常数,700,时,K=1,，,800,时,K=0.64,，则该反应为吸热反应。,（）,(,9,),在,N,2,+3H,2,2NH,3,与,NH,3,1/2N,2,+3/2H,2,的,K,互为倒数,(),(,10,),平衡常数越大，达到平衡的时间越短。（）,c,(C),c,(H2O),c,(CO),c,(H2),例,2,能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向。氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO,(g),H,2,O,(g),CO,2(g),H,2(g),H0。在850 时，平衡常数K1。,(,1,)若降低温度到750 时，达到平衡时K_1。,(填“大于”“小于”或“等于”),(,2,)850 时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3 mol H,2,O、1.0 mol CO,2,和x mol H,2,，则：,当x5.0时，上述反应向_(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。,若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是_。,在850 时，若设x5.0和x6.0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H,2,的体积分数分别为a%、b%，则a_b(填“大于”“小于”或“等于”)。,大于,x,3,小于,逆反应,二,化学反应进行的方向,在一定条件下，,不需要借助外力作用,就能自动进行的过程。,体系趋向于从,高能量,状态转变为,低能量,状态,(,体系对外部,做功,或,放出,热量,),。,自发,过程,特点,1,定义,：,在密闭条件下，体系有从,有序,转变为,无序,的倾向性(,无序体系更加稳定,)。,体系能量越低越稳定，无序体系更加稳定。,注意：,在一定条件下，,无需外界帮助,就能自发进行的反应。,2,自发反应：,（,1,）焓判据,:,判断,反应,能否自发进行的,能量,判据,3,自发反应判据：,放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定,H,0,有利于反,应自发进行，具有自发进行的倾向。,规律：,思考,2,：,H,0,的反应一定能自发进行？可以作为,自发进行的判据。,HO,有利于反应自发进行，但自发反应不一定要,H液体固体,不同物质同状态时相对分子质量越大或微粒越多（原子或电子个数）通常熵越大；如NO,2,O,2,N,2,Mr相同，结构越复杂，熵越大。如C,5,H,12,同分异构体,同物质T ,熵越大。如H,2,O,同气态物质，P 熵越小。,影响,因素,熵判据：,体系趋向于有序转变为无序状态，即,混乱度增加,S0，,且,S,越大，越有利于反应自发进行。,(1)2NH,4,Cl,(s),+Ba(OH),2,8 H,2,O,(s),=NH,3(g),+BaCl,2(s),+10H,2,O,(l),(2)NaHCO,3(,aq,),+,Ca(OH),2,(aq),=Na,OH,(aq),+,Ca,CO,3,(,s,),+H,2,O,(l),(3),CO,(g),C,(s),1/2O,2,(4)(NH,4,),2,CO,3(s),=NH,4,HCO,3(s),+NH,3(g),例3,判断下列反应是熵增或熵减,P,34,思考,3,：,SO,反应一定一定发生自发反应吗？可以作为自发反应的,判据吗？,(,3,),复合判据自由能判据,SO,有利于反应自发进行，但自发反应不一定要,SO,但是焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一,.,结论：,G=,H-T,S,0,=0,反应能自发进行,反应不能自发进行,反应达到平衡状态,规律,H S G 自发反应,1,-+,2,+-,3,+,4,-,恒 -任何温度自发,恒 +,任何温度均不自发,低T+高T-低,T,非,自发 高T 自发,低T-高T+低,T,自发 高T非自发,思考,4,：,H,T,S,判据是否适于任何条件下的反应？,HTS判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应，不能用于其他条件下(如温度、体积一定)的反应。,思考,5,：,能自发进行的反应一定能实际发生吗？,不一定。判据指出的仅仅是在一定条件下,:,化学反应自发进行的趋势，是否实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。,例,6,试判断用于汽车净化的一个反应,2NO,(g),+2CO,(g),=,N,2(g),+2CO,2(g),在,298 K,、,100 kPa,下能否自发进行？,已知：在,298 K,、,100 kPa,下该反应的,H,-113.0 kJmol,1,，,S,-145.3 Jmol,1,K,1,。,例,7,下列反应中，在高温下不能自发进行的是(),A CO,(g),=C,(s),1/,2 O,2(g),B 2N,2,O,5(g),=4NO,2(g),O,2(g),C(NH,4,),2,CO,3(s),=NH,4,HCO,3(s),NH,3(g),D MgCO,3(s),=MgO(s)CO,2(g),例,4,实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是(),A 所有的放热反应都是自发进行的,B 所有的自发反应都是放热的,C 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素,D 焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据,例,5,下列过程属于熵增加的是(),A 一定条件下,水由气态变成液态,B,4NO,2(g),O,2(g),=2N,2,O,5(g),C,高温高压条件下使石墨转变成金刚石 D 散落的火柴的无序排列,