第三章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二章化學(xué)平衡

第三章

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

第二節(jié)化學(xué)平衡

1不可逆反應(yīng)：反應(yīng)物能全部的轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌铮捶磻?yīng)能進(jìn)行到底的反應(yīng)稱為不可逆反應(yīng)。如:

可逆反應(yīng)：在同一條件下可同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。如:2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)2例如：HCl+NaOH→NaCl+H2O

MnO2,2KClO32KCl+3O2↑一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡2CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。

化學(xué)平衡的建立：υtυ正υ逆υ正=υ逆開始時(shí)：υ正

＞υ逆

平衡時(shí)：υ正

=υ逆

在可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)的反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)的反應(yīng)速率時(shí)系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡3化學(xué)平衡具有以下幾個(gè)重要特點(diǎn)：（1）正反應(yīng)的反應(yīng)速率和逆反應(yīng)的反應(yīng)速率相等是建立化學(xué)平衡的條件。（2）化學(xué)平衡是可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度都不再隨時(shí)間變化，這是建立化學(xué)平衡的標(biāo)志。（3）化學(xué)平衡是相對的和有條件的動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)外界條件改變時(shí)，原來的化學(xué)平衡被破壞，直至在新條件下又建立起新的化學(xué)平衡。4例：在一定溫度下，可逆反應(yīng)A（氣）+3B（氣）2C（氣）達(dá)到平衡的標(biāo)志是：A.C的生成速率與C分解的速率相等B.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA,同時(shí)生成3nmolBC.A、B、C的濃度不再變化D.A、B、C的分子數(shù)比為1:3:2AC√55二、化學(xué)平衡常數(shù)1、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度（分壓）相對穩(wěn)定，它們之間存在一定關(guān)系對于反應(yīng)平衡時(shí)：K稱為化學(xué)平衡常數(shù)，或?qū)嶒?yàn)平衡常數(shù)、經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)6濃度平衡常數(shù)Kc：由平衡濃度計(jì)算得到壓力平衡常數(shù)Kp：由平衡分壓計(jì)算得到平衡常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)限度的特征值，在一定溫度下，其值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的越完全，其大小與溫度有關(guān)。7標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：在液相中：若為氣相反應(yīng)，則將c換為P。cΘ：標(biāo)準(zhǔn)濃度，1mol/L；PΘ:標(biāo)準(zhǔn)壓力，100kPa。82、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫規(guī)則表達(dá)式中各組分的濃度或分壓為平衡時(shí)的濃度或分壓純固體、液體不寫入表達(dá)式中，例如：9稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)式中若有水出現(xiàn)，水的濃度不應(yīng)寫入平衡常數(shù)關(guān)系式中。如：對于氣體反應(yīng)，平衡常數(shù)一般用Kp表示。

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)10

N2+3H2=2NH3Kp1

1/2

N2+3/2H2=NH3Kp2Kp1

=(Kp2)2若反應(yīng)（1）n＝反應(yīng)（2），則K2=(K1)n正、逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間關(guān)系？互為倒數(shù)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式相對應(yīng)11如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)總和，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)的平衡常數(shù)的乘積。這個(gè)關(guān)系稱為多重平衡規(guī)則。12（1）所有平衡常數(shù)必須在同一溫度。（2）若反應(yīng)2=反應(yīng)3+反應(yīng)1，則K2=K3*K1121、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度2、預(yù)測反應(yīng)的方向3、平衡轉(zhuǎn)化率三、化學(xué)平衡常數(shù)的意義13判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度

當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物已經(jīng)達(dá)到了最大限度。K值越大，向正方向進(jìn)行的程度越大14預(yù)測反應(yīng)的方向

在一定溫度下，比較標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)商的相對大小，就能預(yù)測反應(yīng)的方向。濃度商濃度商和平衡常數(shù)的區(qū)別15

Q

>K

反應(yīng)逆向進(jìn)行

Q<K

反應(yīng)正向進(jìn)行

Q=K

反應(yīng)處于平衡狀態(tài)根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)，判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度：16

已知298.15K時(shí)，可逆反應(yīng)：Pb2+(aq)+Sn(s)

Pb(s)+Sn2+(aq)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=2.2，若反應(yīng)分別從下列情況開始，試判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向。（1）Pb2+和Sn2+的濃度均為0.10mol·L-1；（2）Pb2+的濃度為0.10mol·L-1，Sn2+的濃度為1.0mol·L-1。1718轉(zhuǎn)化率又稱平衡轉(zhuǎn)化率或最大轉(zhuǎn)化率。（因?yàn)榛瘜W(xué)平衡狀態(tài)是反應(yīng)進(jìn)行的最大限度，所以平衡轉(zhuǎn)化率是指定條件下的最大轉(zhuǎn)化率。）平衡轉(zhuǎn)化率—指平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。轉(zhuǎn)化率（平衡轉(zhuǎn)化率）

平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率都可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，但前者只與溫度有關(guān)，后者與溫度、濃度有關(guān)，使用時(shí)還應(yīng)指明何種反應(yīng)物。19

平衡常數(shù)確定了平衡系統(tǒng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度或分壓力之間的關(guān)系。因此，可利用平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡濃度或平衡分壓力。平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算20例AgNO3和Fe(NO3)2兩種溶液會發(fā)生下列反應(yīng)：

在25℃時(shí)，將AgNO3和Fe(NO3)2兩溶液混合，開始時(shí)溶液中Ag+和Fe2+離子濃度均為0.100mol/L，達(dá)到平衡時(shí)Ag+的轉(zhuǎn)化率為19.4％。求（1）平衡時(shí)Fe2+、Ag+和Fe3+各離子的濃度；

（2）該溫度下的平衡常數(shù)。Fe2++Ag+Fe3++Ag解:（1）

起始濃度0.100

0.100

0(mol/L)變化濃度–0.1×19.4％–0.1×19.4％0.1×19.4％(mol/L)=–0.0194

=–0.0194=0.0194

平衡濃度0.1–0.01940.1–0.01940.0194(mol/L)得平衡時(shí)：c(Fe2+)=c(Ag+)=0.0806mol/L，

c(Fe3+)=0.0194mol/LFe2+

+

Ag+

Fe3+

+

Ag2121（2）22四、化學(xué)平衡的移動(dòng)根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)，判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度：

Q

>K

反應(yīng)逆向進(jìn)行

Q<K

反應(yīng)正向進(jìn)行

Q=K

反應(yīng)處于平衡狀態(tài)23a濃度對化學(xué)平衡的影響改變濃度商Q，使Q≠K①增加A濃度或減小D濃度,Q<K，平衡右移（正）②減小A濃度或增加D濃度,Q>K，平衡左移（逆）24增大反應(yīng)物或減小產(chǎn)物濃度，Q值減小，正向移動(dòng)減小反應(yīng)物或增大產(chǎn)物濃度，Q值增大，逆向移動(dòng)結(jié)論：25應(yīng)用：1、CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)在生產(chǎn)中加入過量的水？2、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在生產(chǎn)中加入過量的N2?增大某一種反應(yīng)物濃度會使其它反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變大。26例

含有0.100mol/LAgNO3、0.100mol/LFe(NO3)2和0.0100mol/LFe(NO3)3的溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)25℃時(shí)的平衡常數(shù)Kc=2.98。（l）反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行？（2）平衡時(shí)，Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度各為多少？

解：（l）反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)商：Ｑc===1

Ｑc＜

反應(yīng)向正方向進(jìn)行。2727（2）平衡組成的計(jì)算：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)開始濃度/(mol/L)0.1000.100 0.0100濃度變化/(mol/L)–x –x +x

平衡濃度/(mol/L)0.100–x0.100–x0.0100+x=Kc=2.98x=0.013c(Fe3+)=0.0100+0.013=0.023mol/Lc(Fe2+)=c(Ag+)=0.087mol/L例

含有0.100mol/LAgNO3、0.100mol/LFe(NO3)2和0.0100mol/LFe(NO3)3的溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)25℃時(shí)的平衡常數(shù)Kc=2.98。（l）反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行？（2）平衡時(shí)，Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度各為多少？28b壓力對化學(xué)平衡的影響改變反應(yīng)商Q，使Q≠K29（1）等溫條件下，改變某一氣體的分壓力（相當(dāng)于改變該組分的濃度）（2）等溫條件下，改變系統(tǒng)的總壓力①d-a>0Q2>K，平衡左移（氣體分子數(shù)少的方向）②d-a<0Q2<K，

平衡右移（氣體分子數(shù)少的方向）已經(jīng)達(dá)成平衡的體系總壓力增為原來的2倍，反應(yīng)會向哪個(gè)方向移動(dòng)？③d-a=0

Q2=K，

平衡不移動(dòng)（前后氣體分子數(shù)相等)30結(jié)論：體系總壓力增大，平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng);體系總壓力減小，平衡向氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)。31c溫度對化學(xué)平衡的影響改變反應(yīng)的溫度

使Q≠K對于吸熱反應(yīng)

，當(dāng)溫度升高時(shí)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)（吸熱反應(yīng)）方向移動(dòng)；當(dāng)溫度降低時(shí)，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)(放熱反應(yīng)）方向移動(dòng)。對于放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)（吸熱反應(yīng)）方向移動(dòng)；當(dāng)溫度降低時(shí)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)（放熱反應(yīng)）方向移動(dòng)。升高