第八章-化學(xué)平衡課件

第八章化學(xué)平衡8.1化學(xué)反應(yīng)的可逆性8.2平衡常數(shù)8.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與自由能的關(guān)系8.4化學(xué)平衡的移動(dòng)8.1化學(xué)反應(yīng)的可逆性可逆反應(yīng)：在同一條件下可以正向進(jìn)行，又可以逆向進(jìn)行的反應(yīng)。特征：反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物（密閉體系），兩個(gè)相反方向的反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。不可逆反應(yīng)：爆炸反應(yīng)、KClO3熱分解反應(yīng)0.020.01平衡狀態(tài)：在一定條件下正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)體系所處的狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡的特點(diǎn)1、在適宜的條件下，可逆反應(yīng)可以達(dá)到平衡；2、平衡時(shí)，系統(tǒng)的組成不隨時(shí)間而改變；3、化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡；4、平衡容易遭到破壞，當(dāng)條件改變時(shí)，系統(tǒng)會(huì)從一種平衡狀態(tài)移動(dòng)到另一種平衡狀態(tài)；5、系統(tǒng)的平衡組成與反應(yīng)途徑無關(guān)。8.2平衡常數(shù)參看表8-1、8-2，308-309頁不管起始組成如何，平衡時(shí)總是一個(gè)常數(shù)或平衡常數(shù)：經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)從經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)K的表達(dá)式中可以看出，K的單位是： [mol·dm－3](g+h)－(a+b)或Pa(g+h)－(a+b)

即為濃度或壓力的某次冪。當(dāng)(g+h)=(a+b)時(shí)，K無單位。對(duì)于氣相反應(yīng)，既有Kc，也有Kp，表達(dá)的是同一平衡態(tài)，但數(shù)值可以不同。Kc

和Kp

的相互換算Kc

和Kp

之間可以相互換算，相關(guān)的式子有：

pV=nRT

p=(n/V)RT pi=ciRTc為濃度

（1）平衡常數(shù)表達(dá)式必須與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式相對(duì)應(yīng)。對(duì)于同一反應(yīng)的不同方程式，K是不同的。（2）純固體、純液體和溶劑通常不出現(xiàn)在表達(dá)式中。（3）出現(xiàn)復(fù)相反應(yīng)時(shí)，一般不標(biāo)p、c（4）K是有單位的物理量（5）K與溫度有關(guān)，其數(shù)值大小反映了反應(yīng)程度的大小。如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

Cr2O72－(aq)+H2O(l) 2CrO42－(aq)+2H+(aq)

H2O為液相，不寫入。

固相不寫入。平衡常數(shù)之間的關(guān)系N2+3H2 2NH3

1/2N2+3/2H2 NH3

平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的程度在其余條件相同的前提下，K值越大，轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)進(jìn)行程度越高。參考p311例8-1標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由于不一定等于0，所以K是有量綱的。不同反應(yīng)的K量綱可能不同。這樣就使得平衡常數(shù)之間進(jìn)行比較變得困難。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：????對(duì)于溶液中的反應(yīng)Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)?????標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式?????????標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式的特點(diǎn)（1）K?是溫度的函數(shù)，與濃度、分壓無關(guān)。（2）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式必須與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式相對(duì)應(yīng)。對(duì)于同一反應(yīng)的不同方程式，K?是不同的。（3）各物質(zhì)均以其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為參考態(tài)。（4）K?的量綱為1。（5）純固體、純液體和溶劑通常不出現(xiàn)在表達(dá)式中。（6）K?越大，反應(yīng)越完全，轉(zhuǎn)化率也越大。????????標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定恒溫恒容下，已知反應(yīng)2SO2+O22SO3，起始時(shí)SO2為8mol，O2為4mol。起始和平衡時(shí)候的壓力分別為300KPa和220KPa，求K?。解：pV=nRTn2=8.8mol?????標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用1判斷反應(yīng)的程度2預(yù)測(cè)反應(yīng)的方向3計(jì)算平衡的組成判斷反應(yīng)的程度K愈大，反應(yīng)進(jìn)行得愈完全；K愈小，反應(yīng)進(jìn)行得愈不完全；K不太大也不太小(如10-3<K<103),

反應(yīng)物部分地轉(zhuǎn)化為生成物。預(yù)測(cè)反應(yīng)方向反應(yīng)商對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：aA(g)+

bB(aq)+cC(s)

xX(g)+yY(aq)+zZ(l)任意狀態(tài)下:????反應(yīng)商判據(jù)Q<K

反應(yīng)正向進(jìn)行；Q=K

系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；Q>K

反應(yīng)逆向進(jìn)行。???Kp、Kc與相應(yīng)的Q相比較也可以判斷反應(yīng)方向，但必須注意K與Q的一致性計(jì)算平衡組成開始組成、平衡組成、平衡常數(shù)我們只要知道三者中的兩個(gè)，就可以推算出第三者。8.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與自由能的關(guān)系8.3.1化學(xué)反應(yīng)等溫式8.3.2fGm，rGm和rGm的關(guān)系??8.3.1化學(xué)反應(yīng)等溫式rGm=rGm+RTlnQ?意義：1、若已知某反應(yīng)的rGm，則可以求出在其它濃度下的rGm。2、若體系處于平衡狀態(tài)，rGm=0，同時(shí)

Q=K，則rGm=-RTlnK????rGm=-2.303RTlgK??3、??4、非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的兩種判據(jù)：

Q<K時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行，rGm<0；Q>K時(shí)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，rGm>0；Q=K

時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，rGm=0。???8.3.2fGm?，rGm?和rGm的關(guān)系rGm=rGm+RTlnQ??P318

CaCO3(s)———CaO(s)+CO2(g)查表得fGm值，計(jì)算出rGm=130kJ·mol－1

求出K=1.610－23

即=1.610－23p=1.610－231.013105Pa=1.610－18Pa這個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)際意義是什么？??8.4化學(xué)平衡的移動(dòng)平衡是很容易被破壞的。平衡是動(dòng)態(tài)的，當(dāng)正、逆反應(yīng)速度不再相等時(shí)，平衡就會(huì)發(fā)生改變，直到正、逆反應(yīng)速度再次相等，才建立新的平衡。這兩個(gè)平衡間的變化稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)。濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響對(duì)于溶液中的化學(xué)反應(yīng)，平衡時(shí),Q=K當(dāng)c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小時(shí),

Q<K平衡向正向移動(dòng)。當(dāng)c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大時(shí),

Q>K平衡向逆向移動(dòng)。???結(jié)論：恒溫恒容下，增加反應(yīng)物的濃度，或減少生成物的濃度，平衡向生成物方向移動(dòng)。為了提高轉(zhuǎn)化率：1、加入過量反應(yīng)物2、分離生成物壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響1.部分物種分壓的變化2.系統(tǒng)總壓力發(fā)生變化3.惰性氣體的影響部分物種分壓的變化如果保持溫度、體積不變，增大反應(yīng)物的分壓或減小生成物的分壓，使Q減小，導(dǎo)致Q<K，平衡向正向移動(dòng)。反之，減小反應(yīng)物的分壓或增大生成物的分壓，使Q增大，導(dǎo)致Q>K，平衡向逆向移動(dòng)。??系統(tǒng)總壓力發(fā)生變化對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)

aA(g)+

bB(g)yY(g)+

zZ(g)??????????

對(duì)于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，

ΣB>0，x

ΣB

>1，Q>K，平衡向逆向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)。對(duì)于氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)

，ΣB<0，x

ΣB

<1，Q<K，平衡向正向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)。對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，ΣB=0，x

ΣB

=1，Q=K，平衡不移動(dòng)。惰性氣體的影響(1)在惰性氣體存在下達(dá)到平衡后，再恒溫壓縮,ΣB≠0，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng),Σ

B=0，平衡不移動(dòng)。(2)對(duì)恒溫恒容下已達(dá)到平衡的反應(yīng)，引入惰性氣體，反應(yīng)物和生成物pB不變，Q=K，平衡不移動(dòng)。(3)對(duì)恒溫恒壓下已達(dá)到平衡的反應(yīng)，引入惰性氣體，總壓不變，體積增大，反應(yīng)物和生成物分壓減小，如果Σ

B≠0，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。在某一設(shè)定溫度下，有一定量的PCl5（g）在標(biāo)準(zhǔn)壓力下為1dm3，該情況下PCl5（g）的離解度為50％。用計(jì)算說明在下列幾種情況下，PCl5的解離度是增大還是減??？（1）使總壓力降低至體積為2dm3；（2）通入N2，使體積增加到2dm3，壓力保持p?；（3）通入N2，使壓力變?yōu)?p?，而體積保持1dm3；（4）通入Cl2，使壓力增加到2p?，而體積保持1dm3。

PCl5PCl3＋Cl2

平衡時(shí)a-xxxn總＝a+x

當(dāng)α＝50％，x=0.5a，χ=0.33K?=??????解：(1)體積增加2倍??????(2)保持壓力，體積增加一倍，總摩爾數(shù)增加一倍。a+x+n(N2)=3a?????(3)體積不變，壓力升高，分壓保持不變

α＝50％（4）增加產(chǎn)物

PCl5PCl3＋Cl2平衡時(shí)a-xxb+xn總＝a+x+b=3ab+x=2a???????溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

K(T)是溫度的函數(shù)。溫度變化引起K(T)的變化，導(dǎo)致化學(xué)平衡的移動(dòng)。對(duì)于放熱反應(yīng)，<0，溫度升高，K減小，Q>K，平衡向逆向移動(dòng)。對(duì)于吸熱反應(yīng)，>0，溫度升高，K增大，Q<K，平衡向正向移動(dòng)。??????推導(dǎo)：p321?????????Van’tHoff方程式LeChatelier原理如果改變平衡系統(tǒng)的條件