普通化学化学平衡原理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

化学平衡：1.了解化学平衡状态意义。2.掌握标准平衡常数与反应标准摩尔自掌握标准平衡常数与反应标准摩尔自由能关系。由能关系。3.掌握简单化学平衡计算方法。掌握简单化学平衡计算方法。4.掌握多重平衡原理及其应用。掌握多重平衡原理及其应用。第二章第二章 化学平衡原理化学平衡原理/10/102第二章 化学平衡原理第2页化学平衡移动：化学平衡移动：1.能够经过能够经过Q和和K比较判断反应进行方比较判断反应进行方向。向。2.掌握各种影响化学平衡移动原因。掌握各种影响化学平衡移动原因。/10/103第二章 化学平衡原理第3页教学内容：教学内容：2.1 标准平衡常数标准平衡常数2.2 多重平衡系统多重平衡系统2.3 化学平衡移动化学平衡移动/10/104第二章 化学平衡原理第4页第一节第一节 标准平衡常数标准平衡常数一、一、化学平衡状态化学平衡状态一个化学反应不可能无休止地进行下去，也一个化学反应不可能无休止地进行下去，也就是说化学反应进行就是说化学反应进行 程度是有限。比如在程度是有限。比如在密闭容器中，一定温度下，氢气和碘蒸气反密闭容器中，一定温度下，氢气和碘蒸气反应生成气态碘化氢：应生成气态碘化氢：/10/105第二章 化学平衡原理第5页在一样条件下，气态碘化氢也能分解为碘蒸在一样条件下，气态碘化氢也能分解为碘蒸气和氢气，上述两个过程同时发生且方向相气和氢气，上述两个过程同时发生且方向相反，这一特征可用以下形式表示：反，这一特征可用以下形式表示：习惯上把从左向右进行反应叫正反应；从右习惯上把从左向右进行反应叫正反应；从右向左进行反应叫逆反应。这种在同一条件下，向左进行反应叫逆反应。这种在同一条件下，既能够正向进行又能够逆向进行反应，称为既能够正向进行又能够逆向进行反应，称为可逆反应。可逆反应。/10/106第二章 化学平衡原理第6页恒温恒压下化学反应之所以能够进行，是因为恒温恒压下化学反应之所以能够进行，是因为 ，伴随反应进行，伴随反应进行，逐步增大，当逐步增大，当 时，反应失去了推进力，体系处于平衡状态。从时，反应失去了推进力，体系处于平衡状态。从热力学，即从宏观上分析，是系统吉布斯自由能热力学，即从宏观上分析，是系统吉布斯自由能到达最低时状态，反应宏观停顿。不论是正向还到达最低时状态，反应宏观停顿。不论是正向还是逆向进行反应均到达平衡，各反应物、产物分是逆向进行反应均到达平衡，各反应物、产物分压或组成均不再改变。压或组成均不再改变。从热力学从热力学上分析上分析：动力学：动力学：/10/107第二章 化学平衡原理第7页从化学动力学，即从微观角度来分析，到达从化学动力学，即从微观角度来分析，到达化学平衡系统，只是正反应和逆反应速率相化学平衡系统，只是正反应和逆反应速率相等状态，其实正反应和逆反应均未停顿，这等状态，其实正反应和逆反应均未停顿，这就是化学平衡状态是系统在一定条件下动态就是化学平衡状态是系统在一定条件下动态平衡状态一个原因。平衡状态一个原因。对于在一定条件下到达化学平衡系统，若反对于在一定条件下到达化学平衡系统，若反应条件发生改变，原有平衡状态将被破坏，应条件发生改变，原有平衡状态将被破坏，系统将向一新平衡转移，这就是所谓化学平系统将向一新平衡转移，这就是所谓化学平衡移动。衡移动。/10/108第二章 化学平衡原理第8页一个化学反应到达平衡状态后，系统中各反应一个化学反应到达平衡状态后，系统中各反应物、生成物组成均不再发生改变，且含有一定物、生成物组成均不再发生改变，且含有一定关系。依据化学反应等温式关系。依据化学反应等温式当系统到达平衡状态时当系统到达平衡状态时所以：所以：标准平衡常数标准平衡常数所以：所以：二、标准平衡常数二、标准平衡常数/10/109第二章 化学平衡原理第9页可逆反应：可逆反应：aA+bB=dD+eE平衡常数平衡常数是表征可逆反应建立平衡、或表征反应进行程度是表征可逆反应建立平衡、或表征反应进行程度特征常数。特征常数。值越大，表示反应到达平衡时，生成物在值越大，表示反应到达平衡时，生成物在平衡混合物中所占百分比越大，反应进行得越完全。平衡常平衡混合物中所占百分比越大，反应进行得越完全。平衡常数除数除取决于反应物本性外还受温度影响取决于反应物本性外还受温度影响，但与反应物浓但与反应物浓度无关。度无关。将各组分平衡浓度分别与标准浓度将各组分平衡浓度分别与标准浓度(c=mol/L)或标准压力或标准压力(p =101.325Kpa)相比，再代入平衡常数表示式，即得到标准平衡相比，再代入平衡常数表示式，即得到标准平衡常数。常数。/10/1010第二章 化学平衡原理第10页例例2.1 血红蛋白运载和输送氧机理以及一氧化碳能够使人中毒死亡机理，血红蛋白运载和输送氧机理以及一氧化碳能够使人中毒死亡机理，是生物学家与化学家合作而得以处理。血红蛋白可与氧气，也可与一氧是生物学家与化学家合作而得以处理。血红蛋白可与氧气，也可与一氧化碳生成配合物，以下反应表示氧合血红蛋白可转化为一氧化碳合血红化碳生成配合物，以下反应表示氧合血红蛋白可转化为一氧化碳合血红蛋白：蛋白：试验证实，只要有试验证实，只要有10%氧合血红蛋白转化为一氧化碳合血红蛋白，人氧合血红蛋白转化为一氧化碳合血红蛋白，人就会中毒身亡。计算空气中就会中毒身亡。计算空气中CO体积分数到达多少，即会对人生命造体积分数到达多少，即会对人生命造成危险？成危险？解：解：/10/1011第二章 化学平衡原理第11页解得：解得：p(CO)=0.01kPa(CO)=0.01/100=0.01%空气中空气中CO体积分数达万分之一时，即可对生体积分数达万分之一时，即可对生命造成威胁。命造成威胁。/10/1012第二章 化学平衡原理第12页三、反应系统中平衡判断三、反应系统中平衡判断由化学反应等温方程式及反应标准平衡常数由化学反应等温方程式及反应标准平衡常数与标准吉布斯自由能与标准吉布斯自由能 关系可知：关系可知：/10/1013第二章 化学平衡原理第13页若若QK，则反应则反应rGm0，反应逆向自发进行；反应逆向自发进行；若若QK，则反应则反应rGmK，rGm 0,逆反逆反应自发，直至到达新平衡，平衡逆向移动。应自发，直至到达新平衡，平衡逆向移动。增大增大c(A)或或c(B)，减小减小c(D)或或c(E)，QK，rGm 0,正反正反应自发，直至到达新平衡，平衡正向移动。应自发，直至到达新平衡，平衡正向移动。第三节第三节 化学平衡移动化学平衡移动一、一、浓度对化学平衡影响浓度对化学平衡影响/10/1021第二章 化学平衡原理第21页例例2.3 反应反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe 3+(aq)+Ag(s)，反应开反应开始前，体系中各物质浓度分别是：始前，体系中各物质浓度分别是：c(Ag+)=0.10 molL-1，c(Fe2+)=0.10 molL-1，c(Fe3+)=0.01 molL-1。已知已知25时平时平衡常数衡常数K=2.98，求求反应开始后向何方进行？反应开始后向何方进行？平衡时平衡时Ag+、Fe2+、Fe3+浓度各为多少？浓度各为多少？假如保持假如保持Ag+、Fe2+浓度不变，浓度不变，而使而使c(Fe3+)变为变为0.30 molL-1，求由求由Ag+(aq)转化为转化为Ag(s)转转化率是多少？化率是多少？解：解：反应开始时（初始状态）反应开始时（初始状态）Q 0，若将体系总压力增大到若将体系总压力增大到x倍，则对应各组分倍，则对应各组分分压也将增大到分压也将增大到x倍，此时倍，此时 因因x n 1，则则Q K，平衡向逆方向移动。平衡向逆方向移动。二、二、压力对化学平衡影响压力对化学平衡影响/10/1025第二章 化学平衡原理第25页 n 0，若将体系总压力增大到若将体系总压力增大到x倍，则对应各组分倍，则对应各组分分压也将增大到分压也将增大到x倍，此时倍，此时 因因x n 1，则则Q K，平衡向正方向移动。平衡向正方向移动。n=0，若将体系总压力增大到若将体系总压力增大到x倍，则对应各组分倍，则对应各组分分压也将增大到分压也将增大到x倍，此时倍，此时 因因x n=1，则则Q=K，平衡不发生移动。平衡不发生移动。/10/1026第二章 化学平衡原理第26页两式合并：两式合并：设某一可逆反应，在温度设某一可逆反应，在温度T1时平衡常数为时平衡常数为K1，在温度在温度T2时平衡常数为时平衡常数为K2，则有：则有：三、三、温度对化学平衡影响温度对化学平衡影响/10/1027第二章 化学平衡原理第27页因因 rH m、rS m随温度改变很小，可近似看作常数，将式随温度改变很小，可近似看作常数，将式2减式减式1得。得。放热反应（放热反应（rH m T1）平衡时平衡时Q=K1，会使会使K2 0），），升高温度（升高温度（T2T1）平衡时平衡时Q=K1，会使会使K2 K1(=Q)，平衡向右移动。平衡向右移动。/10/1028第二章 化学平衡原理第28页化学平衡移动原理：化学平衡移动原理：假如改变平衡体系条件之一（如浓度、压力或温度），假如改变平衡体系条件之一（如浓度、压力或温度），平衡就向能减弱这个改变方向移动。平衡就向能减弱这个改变方向移动。1.增大致系总压力。平衡怎样移动？增大致系总压力。平衡怎样移动？2.升高体系温度。平衡怎样移动？升高体系温度。平衡怎样移动？3.增大氮气浓度。平衡怎样移动？增大氮气浓度。平衡怎样移动？平衡向右移动。平衡向右移动。平衡向左移动。平衡向左移动。平衡向右移动。平衡向右移动。/10/1029第二章 化学平衡原理第29页例例2.4 已知反应已知反应 C（石墨）石墨）+CO2（g）=2CO（g），），在在1000时时K =1.6 102，1227时时K =2.1 103，计算计算该反应该反应 rH m是多少？是多少？1000 时时 rG m是多少？是多少？解：解：rH m=178.5 molL-1=-2.303 8.314 1273lg(1.6 102)=-53.72 molL-1/10/1030第二章 化学平衡原理第30页/10/1031第二章 化学平衡原理第31页