第8章4 化學(xué)平衡的移動(dòng)1

1、2022-5-15第四節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)第四節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案第八章第八章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡第四節(jié)第四節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)2022-5-15化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)因?yàn)橐驗(yàn)橥饨鐥l件外界條件改變改變, 舊的平衡被破壞舊的平衡被破壞, 引起引起混合物中各物質(zhì)百分含量隨之改變混合物中各物質(zhì)百分含量隨之改變, 從而達(dá)從而達(dá)到新平衡狀態(tài)的過程叫做到新平衡狀態(tài)的過程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng).可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) rGm0、Q=K 因此一切能導(dǎo)致因此一切能導(dǎo)致rGm或或 Q值發(fā)生變化值發(fā)生變化的外界條件的外界條件(濃度濃度、壓力壓力、

2、溫度溫度)都會(huì)使平都會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。衡發(fā)生移動(dòng)。2022-5-152-4-1 濃度對化學(xué)平衡的影響濃度對化學(xué)平衡的影響8-4-1 濃度對化學(xué)平衡的影響濃度對化學(xué)平衡的影響可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)： a A + b B yY + z Z根據(jù)根據(jù) rGm= rGm+RT ln Q rGm=-RT lnK得得化學(xué)反應(yīng)等溫方程式化學(xué)反應(yīng)等溫方程式 QrGm RT ln K2022-5-152-4-2 壓力對化學(xué)平衡的影響壓力對化學(xué)平衡的影響 Q K , rGm K , rGm 08-4-1 濃度對化學(xué)平衡的影響濃度對化學(xué)平衡的影響化學(xué)反應(yīng)等溫方程式化學(xué)反應(yīng)等溫方程式 QrGm RT ln K增加增加反應(yīng)物

3、濃度反應(yīng)物濃度或或減小減小產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度減小減小反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度或或增加增加產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度平衡移動(dòng)方向的判斷平衡移動(dòng)方向的判斷平衡向平衡向正反正反應(yīng)應(yīng)方向移動(dòng)方向移動(dòng)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)平衡向平衡向逆反逆反應(yīng)應(yīng)方向移動(dòng)方向移動(dòng)均向均向減小相應(yīng)變化的方向移動(dòng)減小相應(yīng)變化的方向移動(dòng)2022-5-15例例 含含0.100molL-1Ag+、0.100molL-1Fe2+、0.010molL-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：溶液中發(fā)生反應(yīng)： Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag，K =2.98。(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；Q 0, 氣體分子氣體分子總數(shù)增加的反應(yīng)總數(shù)增加的反應(yīng) n

4、K ,平衡平衡逆向移動(dòng)逆向移動(dòng)JK ,平衡平衡正向移動(dòng)正向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)均向氣體分子數(shù)減小減小的方向移動(dòng)的方向移動(dòng)增大體積增大體積降低總壓降低總壓JK ,平衡平衡逆向移動(dòng)逆向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)均向氣體分子數(shù)增加增加的方向移動(dòng)的方向移動(dòng)() ()y za bnJK xK x2022-5-15 n(y+z)-(a+b)=0可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)： a A + b B yY + z Z體系總壓力的改變，同等倍數(shù)地降低或體系總壓力的改變，同等倍數(shù)地降低或增加了反應(yīng)物和生成物的分壓增加了反應(yīng)物和生成物的分壓，J 值不值不變變(仍等于仍等于K )，故對平衡，故對平衡不發(fā)生移動(dòng)不發(fā)生移動(dòng)。() ()y za

5、 bnJK xK x= K2022-5-15 例例一密閉容器中含一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在在25、100kPa下達(dá)到下達(dá)到平衡時(shí)平衡時(shí)N2O4的的=50%,計(jì)算計(jì)算:(1)反應(yīng)的反應(yīng)的K ；解：解： N2O4(g) 2NO2(g)始態(tài)物質(zhì)的量始態(tài)物質(zhì)的量/mol 1.0 0變化物質(zhì)的量變化物質(zhì)的量/mol 1.0 +2(1.0)平衡物質(zhì)的量平衡物質(zhì)的量/mol 1.0-1.0 2.0平衡分壓平衡分壓 2.01.0(1+)p(NO2)= p總總p(N2O4)= p總總 = p總總 1.0(1-) 1.0(1-) 1.0-1.0+2.0 1.0

6、(1+) 2022-5-15 例例一密閉容器中含一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在在25、100kPa下達(dá)到下達(dá)到平衡時(shí)平衡時(shí)N2O4的的=50%,計(jì)算計(jì)算:(1)反應(yīng)的反應(yīng)的K ；解：解： N2O4(g) 2NO2(g)平衡分壓平衡分壓 2.01.0(1+) p總總1.0(1-)1.0(1+)p總總K = =p(NO2)/p 2p(N2O4)/p p總總p1.0(1-)1.0(1+) p總總p 2.01.0(1+) 2 4.021.0(1-2)= p總總p 4(0.50)21.0(1-0.52)=( )1.0=1.32022-5-15 例例 4.

7、02 10001.0(1-2) 100 1.3= =0.18=18% 一密閉容器中含一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在在25、100kPa下達(dá)到下達(dá)到平衡時(shí)平衡時(shí)N2O4的的=50%，計(jì)算：，計(jì)算：(2) 25、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的的, N2O4和和NO2的分壓。的分壓。解：解：T不變，不變，K 不變不變 4.021.0(1-2)K = p總總p 2022-5-15 例例一密閉容器中含一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在在25、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的的=

8、50%，計(jì)算：，計(jì)算：(2) 25、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的的, N2O4和和NO2的分壓。的分壓。解：解： =0.18=18% 平衡分壓平衡分壓 2.01.0(1+)p(NO2)= p總總 = 1000kPa =694.9kPa2.00.180.181.0(1+0.18) p(N2O4)= p總總= 1000kPa 1.0(1-) 1.0(1-0.18) 1.0(1+) 1.0(1+0.18) =305.1kPa 總壓由總壓由100kPa增至增至1000kPa，N2O4的的由由50%降至降至18%，說明平衡向左方向移動(dòng)，說明平衡向左方向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)少的方向移動(dòng)

9、。即向氣體分子數(shù)少的方向移動(dòng)。 反應(yīng)過程中與平衡后，在體系中加入反應(yīng)過程中與平衡后，在體系中加入惰性氣體，對反應(yīng)平衡的影響如何？惰性氣體，對反應(yīng)平衡的影響如何？Key: 溫度不變，平衡常數(shù)不變。溫度不變，平衡常數(shù)不變。2022-5-152-4-3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響8-4-3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響反應(yīng)：反應(yīng)： rGm= - -RT lnK ; rGm= rHm- -T T rSmlnK (T)= - - rSm(T) rHm(T) R RTlnK (T) - - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RTlnK1 (T1) - - r

10、Sm(298.15K) rHm(298.15K) R RT1lnK2 (T2) - - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT2K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( )2022-5-152-4-3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響8-4-3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( )溫度溫度變化變化 rHm 0 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)升高升高溫度溫度K 值變小值變小,逆向移動(dòng)逆向移動(dòng)K 值增大值增大,正向移動(dòng)正向移動(dòng)向吸熱方向移動(dòng)向吸熱方向移動(dòng)降低降低溫度溫

11、度K 值增大值增大,正向移動(dòng)正向移動(dòng)K 值變小值變小,逆向移動(dòng)逆向移動(dòng)向放熱方向移動(dòng)向放熱方向移動(dòng)2022-5-15例例 反應(yīng)：反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在在298.15K時(shí)時(shí),K =6.81024、 rHm=-197.78kJmol-1,試計(jì)算試計(jì)算723K時(shí)的時(shí)的K , 并判斷平并判斷平衡移動(dòng)方向。衡移動(dòng)方向。K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( )解：解： K (723K) -197780 723-298.15 6.81024 8.314 198.15723ln = ( )=-20.3K (723K)=2.95104K (723

12、K)=2.95104 6.81024=K (298.15K)升高溫度平衡向左升高溫度平衡向左(吸熱吸熱)移動(dòng)，正反應(yīng)為移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱放熱反應(yīng)。反應(yīng)。2022-5-152-4-催化劑對化學(xué)平衡的影催化劑對化學(xué)平衡的影響響8-4-4 催化劑對化學(xué)平衡的影響催化劑對化學(xué)平衡的影響 催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài)催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài)對可逆反應(yīng)來說，由于反應(yīng)前后催化劑的對可逆反應(yīng)來說，由于反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)組成、質(zhì)量不變，因此無論是否使用化學(xué)組成、質(zhì)量不變，因此無論是否使用催化劑，反應(yīng)的始終態(tài)都是一樣的，即反催化劑，反應(yīng)的始終態(tài)都是一樣的，即反應(yīng)應(yīng) rGm的的不變不變，K 也不變也不變, 則催化劑不

13、會(huì)則催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡狀態(tài)。影響化學(xué)平衡狀態(tài)。催化劑能改變反應(yīng)速率，可縮短到達(dá)平催化劑能改變反應(yīng)速率，可縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，有利于生產(chǎn)效率的提高。衡的時(shí)間，有利于生產(chǎn)效率的提高。 2022-5-15呂呂查德里原理查德里原理當(dāng)體系達(dá)到平衡后當(dāng)體系達(dá)到平衡后, 若改變平衡狀態(tài)的任若改變平衡狀態(tài)的任一條件一條件(如濃度如濃度, 壓力壓力, 溫度溫度), 平衡就向著平衡就向著能能減弱其改變減弱其改變的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)的規(guī)律平衡移動(dòng)的規(guī)律 增加反應(yīng)物的濃度或減少產(chǎn)物的濃度，增加反應(yīng)物的濃度或減少產(chǎn)物的濃度，平衡向正反應(yīng)的方向移動(dòng)；增加生成物的平衡向正反應(yīng)的方向移動(dòng)；增加生成物的濃度或減

14、少反應(yīng)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)濃度或減少反應(yīng)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；方向移動(dòng)；2022-5-15呂呂查德里原理查德里原理當(dāng)體系達(dá)到平衡后當(dāng)體系達(dá)到平衡后, 若改變平衡狀態(tài)的任若改變平衡狀態(tài)的任一條件一條件(如濃度如濃度, 壓力壓力, 溫度溫度), 平衡就向著平衡就向著能能減弱其改變減弱其改變的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)的規(guī)律平衡移動(dòng)的規(guī)律增加增加(或減少或減少)體系總壓力，平衡將向氣體系總壓力，平衡將向氣體分子總數(shù)減少體分子總數(shù)減少(或增大或增大)的方向移動(dòng)；的方向移動(dòng)；濃度或壓力變化，是改變了體系的組成，濃度或壓力變化，是改變了體系的組成，使使J K ，從而引起平衡的移動(dòng)。，從而引

15、起平衡的移動(dòng)。2022-5-15呂呂查德里原理查德里原理當(dāng)體系達(dá)到平衡后當(dāng)體系達(dá)到平衡后, 若改變平衡狀態(tài)的任若改變平衡狀態(tài)的任一條件一條件(如濃度如濃度, 壓力壓力, 溫度溫度), 平衡就向著平衡就向著能能減弱其改變減弱其改變的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)的規(guī)律平衡移動(dòng)的規(guī)律升高升高(或降低或降低)體系反應(yīng)溫度，平衡將向體系反應(yīng)溫度，平衡將向吸熱吸熱(或放熱或放熱) 方向移動(dòng)；方向移動(dòng)；溫度變化是引起了溫度變化是引起了K 的改變，從而使平的改變，從而使平衡發(fā)生移動(dòng)。衡發(fā)生移動(dòng)。2022-5-15呂呂查德里原理查德里原理當(dāng)體系達(dá)到平衡后當(dāng)體系達(dá)到平衡后, 若改變平衡狀態(tài)的任若改變平衡狀態(tài)的任

16、一條件一條件(如濃度如濃度, 壓力壓力, 溫度溫度), 平衡就向著平衡就向著能能減弱其改變減弱其改變的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)的規(guī)律平衡移動(dòng)的規(guī)律 催化劑對化學(xué)平衡的移動(dòng)催化劑對化學(xué)平衡的移動(dòng)無影響無影響，它，它只能縮短或改變達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間。只能縮短或改變達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間。2022-5-15呂呂查德里原理查德里原理當(dāng)體系達(dá)到平衡后當(dāng)體系達(dá)到平衡后, 若改變平衡狀態(tài)的任若改變平衡狀態(tài)的任一條件一條件(如濃度如濃度, 壓力壓力, 溫度溫度), 平衡就向著平衡就向著能能減弱其改變減弱其改變的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。此原理既適用于化學(xué)平衡體系，也適用此原理既適用于化學(xué)平衡體系，也適用于物理平

17、衡體系。于物理平衡體系。平衡移動(dòng)的規(guī)律平衡移動(dòng)的規(guī)律注意注意：平衡移動(dòng)原理只適用于已達(dá)平衡：平衡移動(dòng)原理只適用于已達(dá)平衡的體系，而不適用于非平衡體系。的體系，而不適用于非平衡體系。2022-5-152-4-催化劑對化學(xué)平衡的影催化劑對化學(xué)平衡的影響響8-4-5 選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則 化學(xué)平衡研究了反應(yīng)限度的問題。實(shí)化學(xué)平衡研究了反應(yīng)限度的問題。實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)兼顧反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩個(gè)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)兼顧反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩個(gè)問題。問題。l 反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度 增大反應(yīng)物（價(jià)廉易得）的濃度，可提增大反應(yīng)物（價(jià)廉易得）的濃度，可提高轉(zhuǎn)化速率及另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。高轉(zhuǎn)化速率

18、及另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 但應(yīng)注意設(shè)備的利用率及原料氣的安但應(yīng)注意設(shè)備的利用率及原料氣的安全問題等。全問題等。2022-5-152-4-催化劑對化學(xué)平衡的影催化劑對化學(xué)平衡的影響響8-4-5 選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則l 反應(yīng)壓強(qiáng)反應(yīng)壓強(qiáng) 對于對于n 0的反應(yīng)，如合成氨，從反應(yīng)的反應(yīng)，如合成氨，從反應(yīng)速率及平衡角度考慮，加壓均有利于氨的速率及平衡角度考慮，加壓均有利于氨的生成；生成； 在在1000105Pa下，無催化劑即可反應(yīng)。下，無催化劑即可反應(yīng)。但此時(shí)反應(yīng)器材質(zhì)很難合乎要求，且操作但此時(shí)反應(yīng)器材質(zhì)很難合乎要求，且操作危險(xiǎn)性很大。故一般采用危險(xiǎn)性很大。故一般采用600

19、105 700 105 Pa。 2022-5-152-4-催化劑對化學(xué)平衡的影催化劑對化學(xué)平衡的影響響8-4-5 選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則l 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 對于放熱反應(yīng)，如合成氨反應(yīng)，從平衡對于放熱反應(yīng)，如合成氨反應(yīng)，從平衡角度考慮，低溫有利于氨的生成；角度考慮，低溫有利于氨的生成； 但從反應(yīng)速率角度看，溫度低，反應(yīng)速但從反應(yīng)速率角度看，溫度低，反應(yīng)速率小，達(dá)到平衡的時(shí)間長。率小，達(dá)到平衡的時(shí)間長。 解決該矛盾的一般方法是使用適當(dāng)活性解決該矛盾的一般方法是使用適當(dāng)活性的催化劑。但應(yīng)注意的催化劑。但應(yīng)注意“活化溫度活化溫度”，防催，防催化劑中毒?；瘎┲卸尽?對吸熱

20、反應(yīng)，避免反應(yīng)物質(zhì)的過熱分解。對吸熱反應(yīng)，避免反應(yīng)物質(zhì)的過熱分解。2022-5-152-4-催化劑對化學(xué)平衡的影催化劑對化學(xué)平衡的影響響8-4-5 選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則l 濃度濃度l 壓強(qiáng)壓強(qiáng)l 溫度溫度l 催化劑催化劑 選擇合適的催化劑，提高反應(yīng)的選擇性，選擇合適的催化劑，提高反應(yīng)的選擇性，即保證主反應(yīng)的進(jìn)行，遏制副反應(yīng)的發(fā)生，即保證主反應(yīng)的進(jìn)行，遏制副反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)考慮其他因素。同時(shí)考慮其他因素。第八章第八章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡2022-5-15第六第六八章八章 基基基基基基 本本本本本本 要要要要要要 求求求求求求1.1.能用活化分子和活化能的概念能用活化

21、分子和活化能的概念 說明濃度說明濃度( (壓力壓力) )、溫度、催化、溫度、催化 劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2.2.掌握化學(xué)平衡的特征、移動(dòng)規(guī)掌握化學(xué)平衡的特征、移動(dòng)規(guī) 律及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算。律及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算。3.3.會(huì)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和會(huì)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和 限度及有關(guān)計(jì)算。限度及有關(guān)計(jì)算。2022-5-15 例例 325K時(shí)，設(shè)反應(yīng)時(shí)，設(shè)反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)平衡總壓為平衡總壓為1.00 105 Pa，N2O4的分解率為的分解率為50.2%，若保持反應(yīng)溫度不變，增大平衡壓，若保持反應(yīng)溫度不變，增大平衡壓力至力至106 Pa時(shí)，時(shí)，N2O4分解分解率是多少率是多少?解：解： N2O4(g) 2NO2(g)平衡前分壓平衡前分壓 p 0平衡分壓平衡分壓 p(1-) 2p) 2p第一次第一次平衡時(shí)平衡時(shí)P總總 = p(1-)+2p)+2p= p(1+) = 1.00105 pap = 6.66 104 Pa2022-5-15 例例 325K時(shí)，設(shè)反應(yīng)時(shí)，設(shè)反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)平衡總壓為平衡總壓為1.00 105 Pa，N2O