第二章化學平衡

一、無機與分析化學課程的特點

1、《無機與分析化學》是高等學?；さ葘I(yè)的化學基礎課，它是培養(yǎng)化工、輕化、材料、高分子和制藥等專業(yè)工程技術人才整體知識結構及能力結構的重要組成部分，同時也是后繼化學課程的必不可少的基礎理論課程。緒言12、《無機與分析化學》是由《無機化學》和《分析化學》兩門課程合并后的新課程。在原來的教學體系中，這兩門課程的教學學時《無機化學》為120學時，《分析化學》為90學時，現在《無機化學》已減少為40學時，《分析化學》已減少為32學時。因此，教學內容與教學學時之間的矛盾十分突出。將《無機化學》和《分析化學》兩門課程合并為《無機及分析化學》正是為了化解這一矛盾。23、《無機與分析化學》將《無機化學》的四大平衡：酸堿平衡、沉淀平衡、氧化還原平衡和配位平衡與《分析化學》的酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和重量分析進行了揉合。刪除了重復內容，達到了精簡學時的目的。但是，《無機化學》主要從定性角度討論基礎化學原理知識和無機物，而《分析化學》則從定量角度討論。3二、教材：

《無機與分析化學》

陳若愚朱建飛主編4三、參考書2.《工科無機化學》華東理工大學出版社5.《無機化學例題與習題》高等教育出版社1.《無機化學》第四版（面向21世紀教材）大連理工大學無機化學教研室編高等教育出版社出版3.《分析化學》華東理工大學分析化學教研組成都科學技術大學分析化學教研組合編高等教育出版社出版6.《無機化學習題集》華南理工大學編7.《分析化學習題集》浙江大學編5四、教學方法講授方法：重點和難點講授，部分內容自學。學習方法：預習—聽課—復習—作業(yè)預習：了解內容，發(fā)現問題；聽課：帶著問題進課堂，通過聽講解決問題；復習：消化內容，使之成為自己的知識；作業(yè)：自我檢驗對內容的掌握程度登錄學校網絡的網絡課堂。6五、教學安排六、成績考核總成績=期末考試成績（70~80％）＋平時成績（30~20％）。7第二章化學平衡的基本概念

§2.5化學平衡的移動§2.4標準平衡常數的應用§2.1可逆反應和化學平衡§2.2標準平衡常數§2.3多重平衡規(guī)則8§2.1可逆反應和化學平衡可同時向正、逆兩個方向進行的反應稱為可逆反應。---不可逆反應---可逆反應900.01000.010007.60

020000.003970.003970.01211.20

2.04

48500.002130.002130.01570.3453.43大多數化學反應都是可逆的。例如：t/s1011化學平衡：特征：（1）系統(tǒng)的組成不再隨時間而變。（2）化學平衡是動態(tài)平衡。（3）平衡組成與達到平衡的途徑無關。在一定條件下，可逆反應處于化學平衡狀態(tài)：12編號起始濃度/mol.L-1平衡濃度/mol.L-1[CO][H2O][CO2][

H2][CO2][

H2][CO][H2O][CO2][

H2][CO][H2O]12340.0100.010000.00400.00400.00600.00602.30.0100.020000.00220.01220.00780.00782.30.0100.0100.001000.00410.00410.00690.00592.4000.0200.0200.00820.00820.01180.01182.3表CO2+H2=CO+H2O平衡體系（1200℃）的實驗數據2.2標準平衡常數表達式13是壓力的標準態(tài)，數值等于100kPa。在熱力學中對物質的標準狀態(tài)（簡稱標準態(tài)）做如下規(guī)定：（1）氣態(tài)物質的標準狀態(tài)是指在任意溫度（T）下、具有理想氣體性質的純氣體，處在標準壓力下的狀態(tài)。14（3）溶液的標準狀態(tài)是指在任意溫度（T）和標準壓力下，且處于標準濃度=1.0mol?dm-1）的狀態(tài)。（2）液體、固體物質的標準狀態(tài)是指在任意溫度（T）和標準壓力下的純液體、純固體時的狀態(tài)。注意：熱力學上規(guī)定平衡時各物種均以各自的標準態(tài)為參考態(tài)。15對于溶液中的反應：對于氣相反應：Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)16對于一般的化學反應：

是溫度的函數，與濃度、分壓無關。標準平衡常數表達式必須與化學反應計量式相對應。1722HI(g)

(g)I21(g)H21+()1/2例題：182HI(g)(g)I(g)H22+=()-1]

/)I(][

/)H([]

/)HI([222pppppp=19（1）因為壓力和濃度除以各自的標準態(tài)，所以的量綱是1。在應用平衡常數的過程中，應注意以下幾點：（2）平衡常數的數值不隨濃度（或分壓）的變化而變化，它僅是溫度的函數。（3）平衡常數表達式中各物質的濃度（或分壓）都指的是平衡狀態(tài)時的濃度和分壓。20（4）在平衡常數表達式中，通常將生成物的濃度（或分壓）寫在分式的上面，反應物的濃度（或分壓）寫在分式的下面，式中每種物質的濃度（或分壓）的方次數就是化學方程式中該物質的計量系數。（5）若同一反應的化學方程式寫法不同，則標準平衡常數將不同。例如合成氨的反應：（6）對于有固體或純液體參加的可逆反應，則把它們的濃度（或分壓）當作常數1，在平衡常數表達式中不表示。例如21若反應在稀溶液中進行,則水的濃度不必寫入表達式中（如下方程式1）。若在非水溶液中進行,則水的濃度須寫入表達式中（如下方程式2）

。22例2-1：已知反應計算反應2.3多重平衡規(guī)則23例2-2：已知25℃時反應③2BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的。②I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的=0.051計算反應①2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的=0.4524解：反應①+②得：=·=0.45×0.051=0.0232BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)多重平衡規(guī)則：幾個反應相加（或相減）得到另一個反應時，則所得反應的平衡常數等于幾個反應的平衡常數的乘積（或商）。

25反應（3）=反應（1）+反應（2）反應(4)=2×反應(1)+3×反應(2)-2×反應(3)26應用多重平衡規(guī)則，Fe(OH)3溶于酸的反應平衡常數為：

附例1：27附例2：已知下列反應在1362K時的標準平衡常數：解：282.4.1判斷反應的程度§2.4標準平衡常數的應用2.4.3計算平衡的組成2.4.2預測反應的方向292.4.1判斷化學反應的程度K

愈小，反應進行得愈不完全；K

愈大，反應進行得愈完全；K

不太大也不太小(如10-3<K

<103),

反應物部分地轉化為生成物。30對于一般的化學反應：2.4.2預測反應的方向任意狀態(tài)下：aA(g)+bB(aq)+cC(s)xX(g)+yY(aq)+zZ(l)Q稱為反應商31反應商判據：Q<K

反應正向進行Q=K

系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)Q>K

反應逆向進行321、化學反應達到平衡的標志.()(A)各反應物和生成物的濃度等于常數；(B)各反應物和生成物的濃度相等；(C)各物質濃度不再隨時間而改變；(D)正逆反應的速率常數相等。332.4.3計算平衡的組成例2-3使1.10molSO2與0.90moIO2的混合物在853K和100kPa下，在V2O5催化劑存在下反應，生成SO3；達到平衡后，測得混和物中剩余的氧氣為0.53mol，求該溫度時反應34氣體的最基本特征：

具有可壓縮性和擴散性。人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱為理想氣體。

理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。理想氣體狀態(tài)方程式35問題：1.實際氣體在下述哪種情況下接近理想氣體A.低溫和高壓B.高溫和低壓C.低溫和低壓D.高溫和高壓36pV=nRT

R----摩爾氣體常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程式：37組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓：組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。分壓定律38分壓定律：混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。p總=p1+p2+或p總=

pB

n總=n1+n2+

39分壓的求解：xBB的摩爾分數40分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。分體積定律41V總

=V1+V2

+—稱為B的體積分數ppBBj=VVxppBBBBj===,42解：在化學平衡計算過程中，一般采用三步填空法（標明起始反應物的量，反應變化量，平衡時各物種的量）不僅清楚明了，且不易出錯，易于檢查，建議采用這種方式進行計算。43代入到平衡常數表達式中，44

例2-4.在水溶液中硼酸與甘油進行反應25℃時，K=0.90。若以0.1mol/L的硼酸與1.5mol/L的甘油相作用，求達到平衡時各物質的濃度和硼酸的轉化率。45解：設有xmol·dm-3的H3BO3轉化。46到達平衡時反應物和生成物的濃度分別為：

[H3BO3]=0.043mol·dm-3

[C3H5(OH)3]=1.44mol·dm-3[H3BO3·C3H5(OH)3]=0.057mol·dm-H3BO3的轉化率為：x＝2.65或0.057mol·dm-3472.5.1濃度對化學平衡的影響§2.5化學平衡的移動2.5.4LeChatelier原理2.5.3溫度對化學平衡的影響2.5.2壓力對化學平衡的影響48化學平衡的移動：當外界條件改變時，化學反應從一種平衡狀態(tài)轉變到另一種平衡狀態(tài)的過程。2.5.1濃度對化學平衡的影響對于溶液中的化學反應，平衡時，Q=K

當c(反應物)增大或c(生成物)減小時,當c(反應物)減小或c(生成物)增大時,Q<K

平衡向正向移動。Q>K

平衡向逆向移動。49(1)當c(Ag+)=1.00×10-2mol·L-1,c(Fe2+)=0.100mol·L-1,c(Fe3+)=1.00×10-3mol·L-1時反應向哪一方向進行?(2)平衡時,Ag+,Fe2+,Fe3+的濃度各為多少?(3)Ag+的轉化率為多少?(4)如果保持Ag+,Fe3+的初始濃度不變,使c(Fe2+)增大至0.300mol·L-1,求Ag+的轉化率。例題：25oC時，反應Fe2+(aq)+Ag+(aq)

Fe3+(aq)+Ag(s)的K

=3.2。50解：(1)計算反應商，判斷反應方向Q<K

,反應正向進行。51(2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)開始cB/(mol·L-1)0.1001.00×10-21.00×10-3

變化cB/(mol·L-1)-x-x

x平衡cB/(mol·L-1)0.100-x1.00×10-2-x1.00×10-3+x52c(Ag+)=8.4×10-3