我国农业大学赵士铎版普通化学2专题培训课件.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,*,普通化学,2001-2004,我国农业大学赵士铎版普通化学2,2 化学平衡,2.1,标准平衡常数,2.1.1 化学平衡状态,2.1.2 标准平衡常数,2.1.3 反应商判据,2.2,多重平衡系统,2.3,化学平衡的移动,2.3.1 浓度的影响,2.3.2 压力的影响,2.3.3 温度的影响,2 化学平衡,化学平衡状态,可逆反应,在同一条件下，既能正向进行，又能逆向进行的化学反应,化学平衡状态,在一定条件下，可逆反应处于正、逆反应速度相等时的状态,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,v,正,v,逆,v,正,=,v,逆化学平衡状态,化学平衡的特征,化学平衡是有条件的；,平衡状态是一定条件下反应所能进行到的最大限度；,是一种动态平衡；,平衡组成与达到平衡的途径无关。,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,化学平衡状态,例：水煤气反应：CO,2,+H,2,=,CO+H,2,O；,T,=1473K,M,起始,M,平衡,c,CO,2,c,H,2,c,CO,c,H,2,O CO,2,H,2,CO H,2,O,1、0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006,2、0.01 0.02 0 0 0.0022 0.0122 0.078 0.078,3、0.01 0.01 0.01 0 0.0041 0.0041 0.0069 0.0059,4、0 0 0.02 0.02 0.0082 0.0082 0.0118 0.0118,平衡时:CO,2,.,H,2,/,CO,.,H,2,O 值为:,1、2.25；2、2.27；3、2.42；4、2.07,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,根据化学反应等温式,r,G,m,(,T,)=,r,G,m,(,T,)+,RT,ln,Q,，必有,=0,标准平衡常数,，系统达到平衡时,eq,标准平衡常数,令：,=,Q,eq,反应的,标准平衡常数,或热力学平衡常数,标准平衡常数的物理意义,K,值的大小表示了反应完成趋势的高低。,K,越大，达到化学平衡时反应正向向右,),完成的越彻底。,标准平衡常数的性质,K,是温度的函数，,不随浓度(分压),而变化。,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,标准平衡常数,r,G,(,T,)与,的关系,r,G,(,T,),=,-,RTln,K,r,G,(,T,)=,-,RTln,+,RTln,Q,标准平衡常数表达式,对反应 0=,B,B(g),=,p,eq,(B),/,p,B,对反应 0=,B,B(aq),=,c,eq,(B),/,c,B,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,标准平衡常数,注意事项：,K,的SI单位为1；,书写任何平衡常数表达式，都必须与相应的方程式对应；,若反应中有纯固体或纯液体，或在稀水溶液中发生的反应，则固体、液体以及溶剂水都不在,K,表达式中出现。,标准平衡常数,与反应商,Q,在形式上完全相同，但,中的各组分必须是,平衡,浓度（或平衡分压）。,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,例,1：,写出反应Fe(,s,)+2H,+,(,aq,)=Fe,2+,(,aq,)+H,2,(,g,)的标准平衡常数表达式。,解：,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,例,2,：,673K时，反应N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g)的,K,1,=6.210,-,4,，求反应NH,3,(g)=1/2N,2,(g)+3/2H,2,(g)的,K,2,。,解：,如,0=,B,B,的平衡常数为,K,，,则,0=,n,(,B,B),的平衡常数为,(,K,),n,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g),K,1,=,p,eq,(B),/,p,B,B,=,-,1,-,3+2=,-,2,1/3,N,2,(g)+H,2,(g)=2/3NH,3,(g),K,2,=,p,eq,(B),/,p,B,B,=,-,(1/3),-,1+2/3=,-,(2/3)因此:,K,2,=,K,1,1/3,n,=1/3,NH,3,(g)=1/2N,2,(g)+3/2H,2,(g),K,3,=,p,eq,(B),/,p,B,B,=,-,1+1/2+3/2=1 因此:,K,3,=,K,1,-,(1/2),n,=,-,(1/2),2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,例,3,：,反应 CO(g)+Cl,2,(g)=COCl,2,(g)在恒温恒容条件下进行。,已知373K时,K,=1.5,10,8,。,反应开始时,c,0,(CO)=0.0350molL,-,1,c,0,(Cl,2,)=0.0270molL,-,1,，,c,0,(COCl,2,)=0。,计算373K反应达到平衡时各物种的分压和CO的平衡转化率。,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,解1：,设平衡时,c,eq,(CO)=,x,molL,-,1,CO(g)+Cl,2,(g)=COCl,2,(g),开始,c,0,/(molL,-,1,)0.0350 0.0270 0,平衡,p,eq,/kPa 3101,x,3101,x,-,24.81 108.5,-,3101,x,？,能否将平衡浓度带入标准平衡常数表达式,p,=,(,n,/,V,),RT,=,cRT,变化,c,/(molL,-,1,),平衡,c,eq,/(molL,-,1,),(0.0350,-,x,),(0.0350,-,x,),x,-,0.0080,(0.0350,-,x,),0.0350,-,x,x,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,解2：,设平衡时,p,eq,(Cl,2,)=,x,kPa,COg)+Cl,2,(g)COCl,2,(g),开始,c,0,/(molL,-,1,)0.0350 0.0270 0,开始,p,0,/kPa 108.5 83.7 0,变化,p,/kPa,平衡,p,eq,/kPa,x,-,(83.7,-,x,),-,(83.7,-,x,),24.8,+x,(83.7,-,x,),83.7,-,x,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,例 题,K,很大,，,x,很小,83.7,-,x,83.7 24.8+,x,24.8,x,=2.3,10,-,6,平衡时:,p,eq,(CO)=24.8kPa,p,eq,(Cl,2,)=2.3,10,-,6,kPa,p,eq,(COCl,2,)=83.7kPa,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,反应商判据,根据 ,r,G,m,(,T,)=,-,RTln,K,+,RTln,Q=,RTln(,Q,/,K,),Q,K,反应逆向进行,2 化学平衡 2.1 标准平衡常数,多重平衡系统,多重平衡系统,在一个系统中，同时包含多个相互关联的平衡,多重平衡系统中的每一步有各自的标准平衡常数,在多重平衡系统中，所有相互关联的反应同时达到平衡状态,平衡时，系统内不同反应中的同一物质的平衡分压或浓度必定相同,2 化学平衡 2.2 多重平衡系统,多重平衡系统,多重平衡原理,总反应的标准平衡常数等于各分步标准平衡常数的乘积,即：,若,反应,1=反应2+反应3,则,K,1,=,K,2,K,3,2 化学平衡 2.2 多重平衡系统,例 题,解：,4(3)2(2)2(1)得:,2N,2,O(g)+3O,2,(g)=2N,2,O,4,(g),r,G,=,4,r,G,(3)2,r,G,(2)2,r,G,(1),K,=,K,(3),4,K,(2),-,2,K,(1),-,2,例：,已知下列反应在指定温度的,r,G,和,K,：,(1),N,2,(g)+O,2,(g)=N,2,O(g),r,G,(1),，,K,(1);,(2),N,2,O,4,(g)=2NO,2,(g),r,G,(2),，,K,(2);,(3),N,2,(g)+O,2,(g)=NO,2,g),r,G,(3),，,K,(3);,则反应,2N,2,O(g)+3O,2,(g)=2N,2,O,4,(g),的,r,G,=,_,，,K,=_,。,2 化学平衡 2.2 多重平衡系统,浓度的影响,化学平衡的移动,由于外界条件的改变而使可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转化的过程.,化学平衡的移动是由于系统条件的改变，导致,Q,或,发生了变化，使两者不再相等，从而,r,G,m,0。,浓度对平衡的影响,对于溶液反应，若温度不变，则,K,不变，此时：,增加反应物浓度或减少产物浓度，,Q,，反应逆向进行。,2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,化学平衡的移动,外界条件的改变,导致旧的平衡被打破在新的条件下建立新的平衡.,2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,例 题,例:可逆反应2NO(g)+O,2,(g)=2NO,2,(g)；在494K时,K,=2.2。设NO的起始浓度,c,NO,=0.04mol，为了将超过40%的NO氧化成NO,2,，求在每升NO中应加入多少摩尔的氧气？,解：设O,2,的起始的物质的量为x。,2NO(g)+O,2,(g)=2NO,2,(g),起始的量,molL,-,1,0.04 x 0,平衡时的量molL,-,1,0.04(1,-,0.4)x(1,-,0.40.04)0.40.04,2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,1,2,x,=0.21mol,压力的影响在反应系统中改变某气体反应物的分压，其结果与浓度的影响相同。,改变系统的总压，系统内所有气体物质的分压,将同等程度,地改变。平衡移动的方向将决定于各,气体组份计量数的代数和,。,设系统压力变为原平衡时压力的,n,倍，则：,其中,B,为反应方程式中,气体组份,计量系数的代数和。,2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,压力的影响,当,n,1(压力增大)时：,B,0，,Q,，反应逆向进行；反之，反应正向进行。,当,n,0，,Q,，反应正向进行；反之，反应逆向进行。,若,B,=0，总有,Q,=,。,例:N,2,+3H,2,=2NH,3,B,=,-,2(,0),CO(g)+H,2,O(g)=CO,2,g)+H,2,(g),B,=0,2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,温度的影响,温度对化学平衡的影响是由于,温度改变了,值,。,由,r,G,(,T,)=-,RT,ln,和,r,G,(,T,)=,r,H,(,T,),-,T,r,S,(,T,),可得T,1,和T,2,时:,r,G,(,T,1,)=,-,RT,1,ln,=,r,H,(,T,1,),-,T,r,S,(,T,1,),r,G,(,T,2,)=,-,RT,2,ln,=,r,H,(,T,2,),-,T,r,S,(,T,2,),2 化学平衡 2.3 化学平衡的移动,两式相减得下式：,温度的影响,对放热反应(,r,H,m,T,1,)，ln(,K,1,/,K,2,)0，,则,K,2,K,1,，反应逆向进行；,反之(,T,2,T,1,)，ln(,K,1,/,K,2,),K,1,，反应正向进行。,对吸热反应(,r,H,0)：,升高温度(,T,2,T,1,)，ln(,K,1,/,K,2,),K,1,，反应正向进行；,反之(,T,2,0，,则,K,2,K,平衡逆向移动,其余计算如前，在新的平衡条件下：,p,(N,2,O,4,)=136kPa；,p,(NO,2,)=66kPa。,p,(N,2,O,4,)=136,-,58=78kPa;,p,(NO,2,)=66,-,43=23kPa。,计算表明，当总压增加时，两组分的分压均有增加。但,p,(N,2,O,4,)增加更多，说明平衡向左移动。,