第6章化學(xué)平衡

1、第第 6 章章平衡狀態(tài)特點(diǎn)：平衡狀態(tài)特點(diǎn)：b b：定定-反應(yīng)物或生成物的濃度、壓力反應(yīng)物或生成物的濃度、壓力 不隨時間而改變不隨時間而改變 ( (宏觀宏觀) )c c：變變-相對平衡相對平衡a a：動動-正正= =逆逆 即動態(tài)平衡即動態(tài)平衡 ( (微觀微觀) )可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向又能向在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向又能向 逆反逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。各種反應(yīng)的可逆程度不同。應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。各種反應(yīng)的可逆程度不同?；瘜W(xué)平衡化學(xué)平衡：對于可逆反應(yīng)，當(dāng)正、逆反：對于可逆反應(yīng)，當(dāng)正、逆反 應(yīng)的速率相等，應(yīng)的速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度反應(yīng)物和生成物的濃度 不再變化，體

2、系所處的狀態(tài)。不再變化，體系所處的狀態(tài)。3dmmol起始濃度3dmmol濃度變化3dmmol平衡濃度4222ONNO在恒溫條件下，起始狀態(tài)不同，平衡濃度不同，但在恒溫條件下，起始狀態(tài)不同，平衡濃度不同，但 NO22/N2O4相同，把上述商值稱為平衡常數(shù)。相同，把上述商值稱為平衡常數(shù)。 C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5+H2O (373K) 通式：通式：pbadgKpppp(B)(A)(D)(G)eqeqeqeqaA(g) + bB(g)gG(g) + dD(g)cbadgKcccc(B)(A)(D)(G)eqeqeqeq例例6.12. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K例如，對

3、于合成氨反應(yīng)N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)32eq2eq23eq/)H(/)N(/)NH(ppppppK對于(石墨)C+ CO2(g)2CO(g)ppppK/)CO(/)CO(2eq2eq熱力學(xué)規(guī)定：平衡常數(shù)表達(dá)式中有關(guān)分壓熱力學(xué)規(guī)定：平衡常數(shù)表達(dá)式中有關(guān)分壓(濃濃 度度)，分別，分別除以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的量。除以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的量。直接根據(jù)配平的化學(xué)方程式寫出，但純液體、固直接根據(jù)配平的化學(xué)方程式寫出，但純液體、固 態(tài)物質(zhì)或稀溶液的溶劑態(tài)物質(zhì)或稀溶液的溶劑(如水如水)不在不在K式中列出；式中列出；書寫書寫K的表達(dá)式應(yīng)注意的事項(xiàng)：的表達(dá)式應(yīng)注意的事項(xiàng)：K的數(shù)值與化學(xué)計量式的寫法有關(guān)；的數(shù)值與化學(xué)計量

4、式的寫法有關(guān)；ZYBAzyba K1 ZYBAnznynbna K2=(K1)nK不隨不隨p、c 及組成而變，只與溫度及組成而變，只與溫度T有關(guān)。有關(guān)。你能寫出如下幾個反應(yīng)的K表達(dá)式嗎？1. CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)2. MnO2(s) +4H+(aq) +2Cl-(aq) Mn2+(aq) +Cl2 (g) +2H2O(l)3. 3Fe(s) + 4H2O(l) Fe3O4(s)+4H2(g)4. AgBr(s) Ag(s)+ Br2(l)1 12 2 21PpCOK 2Cl4HMnCl2ccccccPpK22432ppHK常數(shù)常數(shù) 4KQuestion 23 3、平衡常

5、數(shù)的意義和有關(guān)計算、平衡常數(shù)的意義和有關(guān)計算(1) K大小可以判斷反應(yīng)的程度，估算反應(yīng)的可能性(2) 平衡轉(zhuǎn)化率x=3.2例例6.36.3 已知空氣壓力 p = 101.325kPa，其中所含CO2 的體積分?jǐn)?shù)為0.030%，試計算此條件下將潮濕Ag2CO3 固體在 110 的烘箱中干燥時熱分解反應(yīng)的摩爾自由能變。問此條件下Ag2CO3(s) = Ag2O(s) + CO2(g)的熱分解反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？ 有何辦法阻止Ag2CO3 的熱分解？根據(jù)分壓定律可求得空氣中CO2的分壓根據(jù)，在110 即383 K時Pa 300.030%kPa 101.325 )CO()CO(22pp可求得解解： f

6、Hm (298.15 K)/(kJ. mol-1) -505.8 -30.05 -393.509Sm (298.15 K)/(J. mol-1 . K-1) 167.4 121.3 213.74rHm (298.15 K) = 82.24 kJ.mol-1Ag2CO3(s)Ag2O(s) + CO2(g) rSm (298.15 K) = 167.6 J.mol-1K-1為避免 Ag2CO3 的熱分解應(yīng)增大 CO2 的體積分?jǐn)?shù)，使rGm(383 K) 0結(jié)論結(jié)論rGm(383 K)= rGm(383 K) + RT lnp(CO2)/p = 82.24 - 3830.1676 kJ. .mol

7、-1 + 8.31410-3kJ. .mol-1.K-1383 Kln(30Pa/105Pa) = (18.05-25.83) kJ. .mol-1 = -7.78 kJ. .mol-1其中，其中，所以，所以， GT 2.30RT lgKp 或或 lgKp 2.30RT GT GT 2.30RT lg 0pCqpAmpBn Kp pCqpAmpBnlnK=- -rGm (T)RT多重平衡規(guī)則：多重平衡規(guī)則： 若反應(yīng)若反應(yīng)4=4=反應(yīng)反應(yīng)1+1+反應(yīng)反應(yīng)2+2+反應(yīng)反應(yīng)3 3，則，則若反應(yīng)若反應(yīng)4=4=反應(yīng)反應(yīng)1+1+反應(yīng)反應(yīng)2-2-反應(yīng)反應(yīng)3 3，則，則若反應(yīng)若反應(yīng)3 = n3 = n反應(yīng)反應(yīng)

8、1- m1- m反應(yīng)反應(yīng)2 2，則，則K K4 4 =K=K1 1 K K2 2 K K3 3 K K4 4 =(K=(K1 1K K2 2 )/ K)/ K3 3K K3 3 =(K=(K1 1) )n n /(K /(K2 2 ) )m m 6.4 6.4 化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡的移動由于 ln K = -rGm / RT 和rGm = r Hm Tr Sm 可得RSRTHKmrmrln設(shè)某一反應(yīng)在不同溫度 T1 和 T2 時的平衡常數(shù)分別為K1 和K2 ，則 ) ()11(ln2112mr12mr12TTTTRHTTRHKK稱為范特霍夫 (vant Hoff )方程式1/T(K)lnAKBTln K 放熱反應(yīng)rHm 0不同熱效應(yīng)時 ln K 與 1/T 關(guān)系圖結(jié)論：升溫結(jié)論：升溫, ,平衡向吸熱方向移動平衡向吸熱方向移動 降溫降溫, ,平衡向放熱方向移動平衡向放熱方向移動解解：根據(jù)范特霍夫方程(2.20b)得：4 .21)K 298K 700K 298K 700(molKJ 314. 8molJ 92220111例例 已知反應(yīng)N2 + 3H2 = 2NH3的r Hm = -92.22