大学无机化学化学平衡.pptx

大学无机化学化学平衡44、1 1 化学反应得可逆性与化学平衡化学反应得可逆性与化学平衡4、1、1 化学反应得可逆性化学反应得可逆性4、1、2 化学平衡化学平衡4、1、1 化学反应得可逆化学反应得可逆性性1、不可逆反应、不可逆反应:只能向一个方向进行得反应。只能向一个方向进行得反应。2、可逆反应、可逆反应(1)概念概念:在同一条件下在同一条件下,既能向一个方向又能向既能向一个方向又能向相反方向进行得化学反应。相反方向进行得化学反应。a、可逆程度不同可逆程度不同,有得彻底向右进行有得彻底向右进行,有得则不有得则不然然、b、对于同一反应对于同一反应,在不同得条件下在不同得条件下,可逆性也会不同可逆性也会不同、例例:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)873K-1273K时时,生成水生成水得方向占优势得方向占优势4273-5273K时时,分解过分解过程占优势程占优势4、1、2 化学平化学平衡衡 N2O4气体气体N2O4(g)2NO2(g)无色无色 棕红色棕红色tVV正正V逆逆动态平衡动态平衡V正正 V逆逆在可逆反应体系中在可逆反应体系中,正反应与逆反应得速率相等时反应正反应与逆反应得速率相等时反应物与生成物浓度不再随时间改变得状态物与生成物浓度不再随时间改变得状态,即动态平衡即动态平衡、0平衡类型平衡类型氧化还原氧化还原平衡平衡配位平衡配位平衡沉淀溶解沉淀溶解平衡平衡电离平衡电离平衡44、2 2 平衡常数平衡常数4 4、2 2、1 1 经验平衡常数经验平衡常数4 4、2 2、2 2 标准平衡常数与标准平衡常数与 吉布斯自由能改变吉布斯自由能改变4 4、2 2、3 3 多重平衡多重平衡混合气体总压力等于各组分气体得分压之与混合气体总压力等于各组分气体得分压之与、P=P1+P2+P3+Pi n=n1+n2+n3+ni=xi Pi=xi P分压定律分压定律4、2、1 经验平衡常数经验平衡常数(液相反应液相反应)(气相反应气相反应)若若a+b=g+h,则则Kc与与Kp都没有单位都没有单位;若若a+bg+h,则则Kc与与Kp都有单位都有单位(一般都省略一般都省略)、在在373K时：时：对于任一个可逆反应对于任一个可逆反应aA+bB gG+hH (1)定义定义:在一定温度下在一定温度下,当可逆反应达到平衡状态时当可逆反应达到平衡状态时,生生成物浓度幂得乘积与反应物浓度幂得乘积之比为常数。成物浓度幂得乘积与反应物浓度幂得乘积之比为常数。浓度平衡常数浓度平衡常数:压力平衡常数压力平衡常数:(2)Kc与与Kp得关系得关系 Kp=Kc(RT)n ,n=g+h-(a+b)。n就是反应式中生成物与反应物计量系系数之差。就是反应式中生成物与反应物计量系系数之差。当当n=0 时时,Kp=Kc 当当n0 时时,Kp Kc(3)平衡常数表达式地书写规则平衡常数表达式地书写规则 纯固体纯固体,液体与稀溶液中水得浓度不写入液体与稀溶液中水得浓度不写入K得表达式得表达式;K值与反应方程式得写法有关值与反应方程式得写法有关:N2O4(g)2NO2(g)例例:在在373K时时,1/2N2O4(g)NO2(g)1/3N2O4(g)2/3NO2(g)K1=(K2)2=(K3)3 K正正K逆逆=1(4)平衡转化率平衡转化率转化率就就是反应物转化为产物得百分数转化率就就是反应物转化为产物得百分数,即即:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)起起始始浓浓度度:0、02 0、02 0 0 mol/L平衡浓度平衡浓度:0、005 0、005 0、015 0、015 mol/L转化浓度转化浓度:0、015 0、015 mol/L【例例1】反应反应CO+H2O H2+CO2,在某温度在某温度T时时,Kc9,若若CO与与H2O得起始浓度均为得起始浓度均为0、02 mol、L-1,求求CO平衡平衡转化率。转化率。解解:设消耗了设消耗了CO得浓度为得浓度为x mol、L-1 CO +H2O H2+CO2 起始浓度起始浓度 0、02 0、02 0 0 mol、L-1 平衡浓度平衡浓度 0、02-x 0、02-x x x mol、L-1x 0、015 mol、L-1,H2=CO2=0、015 mol、L-1转化率为转化率为:(0、015/0、02)10075同理同理,可求得当可求得当Kc4与与Kc1时时,CO转化率分别为转化率分别为67与与50。所以。所以,K越大越大,转化率越大。转化率越大。4、2、2 标准平衡常数与吉布斯自由能改变标准平衡常数与吉布斯自由能改变利用热力学有关公式间接求算得到得平衡常数。利用热力学有关公式间接求算得到得平衡常数。(1)标准平衡常数标准平衡常数Kc(无量纲得无量纲得)对于可逆反应对于可逆反应aA+bB gG+hH(液相反应液相反应)称为相对浓度，称为相对浓度，其中其中C 1 mol.L-1 Kc =Kc(C)a+b-g-h=Kc (2)标准平衡常数标准平衡常数Kp (无量纲得无量纲得)对于气相反应对于气相反应aA+bB gG+hH 称为相对压力，称为相对压力，其中其中P 101325 PaKp =Kp(P)a+b-g-h例例2 某温度下反应某温度下反应A(g)2B(g)达到平衡时达到平衡时,PA=PB=1、00105Pa,求求Kp 。解解:若以分压直接代入公式若以分压直接代入公式,则得经验平衡常数则得经验平衡常数:计算计算Kp 时时,一定要代入相对分压值一定要代入相对分压值,不能将气不能将气体得分压值体得分压值Pi直接代入直接代入,否则会产生错误。否则会产生错误。(3)化学平衡与化学平衡与rG G得关系得关系温故而知新温故而知新自发反应过程得判断得依据自发反应过程得判断得依据:rG G T,PT,P0 0 反应自发进行反应自发进行rG G T,PT,P 0 0 反应就是可逆得反应就是可逆得,处于平衡状态处于平衡状态rG G T,PT,P 0 0 反应不能自发进行反应不能自发进行对于液相反应对于液相反应aA+bB gG+hH 当体系处于平衡状态时当体系处于平衡状态时,rG=0,则则:此时此时,CA、CB、CG与与 CH分别等于平衡浓度。分别等于平衡浓度。化学等温式化学等温式浓度浓度商商同理同理,对于气相反应对于气相反应:Q=K,rG GT,PT,P0,0,反应处于平衡状态反应处于平衡状态Q K,rG GT,PT,P0,0,逆向自发进行逆向自发进行,至至Q=K 为止为止QP为分压商为分压商4、2、3 利用多重平衡规则计算平衡常数利用多重平衡规则计算平衡常数 SO2+1/2 O2 SO3 NO2 NO+1/2 O2 SO2+NO2 SO3+NO从反应式瞧从反应式瞧:=+从经验平衡常数表达式推导从经验平衡常数表达式推导:K3=K1 K2rG G1 1 rG G2 2 rG G3 3 rG G3 3=rG G1 1+rG G2 2 K3 =K1 K2【例例3】已知下列反应得平衡常数已知下列反应得平衡常数:(1)HCN H+CN K1 =4、910-10 (2)NH3+H2O NH4+OH K2 =1、810-5(3)H2O H+OH Kw =1、010-14 试计算下面反应得平衡常数试计算下面反应得平衡常数:(4)NH3 +HCN NH4+CN 解解:(4)=(1)+(2)(3)根据多重平衡规则根据多重平衡规则:4、3 化学平衡得移动化学平衡得移动3、3、1 浓度对化学平衡得影响浓度对化学平衡得影响3、3、2 压力对化学平衡得影响压力对化学平衡得影响3、3、3 温度对化学平衡得影响温度对化学平衡得影响3、3、4 选择合理生产条件得一般原选择合理生产条件得一般原则则4、3、1 浓度对化学平衡得影响浓度对化学平衡得影响(液相反应液相反应)1、增大反应物浓度或减少产物浓度、增大反应物浓度或减少产物浓度,使浓度商使浓度商Q减减 小小,Q 0 0,升高温度升高温度,平衡向正向平衡向正向(吸热吸热)移动移动;降低温度降低温度,平衡向逆向平衡向逆向(放热放热)移动。移动。r rG Gm m =r rH Hm m T T、r rS Sm m -RTln-RTlnK K =r rH Hm m T T、r rS Sm m (2)(2)当当r rH Hm m 0 0 0得反应得反应 C、r rH Hm m 0 0得反应得反应 D、气体体积减小得气体体积减小得反应反应2、在在1073K,反应反应CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)K=3、110-5,则则CO2得相对平衡分压为得相对平衡分压为 A、3、110-5 B、(3、110-5)1/2 C、1/(3、110-5)D、(3、110-5)2 3、已知反应已知反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)得标准平衡常得标准平衡常数数 K1=410-2,则同温度下反应则同温度下反应 HBr(g)H2(g)+1/2Br2(g)得得K2=A、(410-2)-1 B、210-1 C、410-2 D、(410-2)-1/2 例例:P67-9解解:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)平衡浓度平衡浓度:1、00 0、204 0、204 (molL1)反应浓度反应浓度:0、204 0、204 0、204 (molL1)起始浓度起始浓度:1、204 0 0 (molL1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始浓度起始浓度:1、204/2 0 0 (molL1)平衡浓度平衡浓度:0、602-x x x(molL1)