第八章化學(xué)平衡 ppt課件

1、第八章第八章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡 8-1 化學(xué)平衡化學(xué)平衡 82化學(xué)平衡的挪動(dòng)化學(xué)平衡的挪動(dòng) 8-1 化學(xué)平衡化學(xué)平衡 可逆反響與化學(xué)平衡可逆反響與化學(xué)平衡 閱歷平衡常數(shù)閱歷平衡常數(shù) 平衡常數(shù)與化學(xué)反響進(jìn)展的程度平衡常數(shù)與化學(xué)反響進(jìn)展的程度 規(guī)范平衡常數(shù)規(guī)范平衡常數(shù) 規(guī)范平衡常數(shù)與化學(xué)反響的方向規(guī)范平衡常數(shù)與化學(xué)反響的方向1. 可逆反響與化學(xué)平衡可逆反響與化學(xué)平衡1可逆反響：在一定條件下，反響即可從可逆反響：在一定條件下，反響即可從左向右進(jìn)展，又可以從右向左進(jìn)展的反響叫左向右進(jìn)展，又可以從右向左進(jìn)展的反響叫可逆反響。可逆反響。 例：高溫下例：高溫下 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2g

2、 例：例： Ag +(aq) + Cl - (aq) AgCl (s) 化學(xué)反響的這種性質(zhì)叫反響的可逆性。幾化學(xué)反響的這種性質(zhì)叫反響的可逆性。幾乎一切的反響都具有可逆性，只是可逆性程乎一切的反響都具有可逆性，只是可逆性程度不同?？赡娣错懽罱K將導(dǎo)致化學(xué)平衡形狀。度不同。可逆反響最終將導(dǎo)致化學(xué)平衡形狀。 2化學(xué)平衡： 可逆反響中，正反響速度與逆反響速度相等時(shí)的形狀。 在化學(xué)平衡形狀下：反響并未停頓，只是正逆反響速度相等。因此化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。（逆）（正2. 閱歷平衡常數(shù)：閱歷平衡常數(shù)：1閱歷平衡常數(shù)閱歷平衡常數(shù) 在一定溫度下，可逆反響達(dá)平衡時(shí)，生成在一定溫度下，可逆反響達(dá)平衡時(shí)，生成物濃度以

3、反響方程式中計(jì)量系數(shù)為指數(shù)冪的物濃度以反響方程式中計(jì)量系數(shù)為指數(shù)冪的乘積與反響物濃度以反響方程式中計(jì)量系數(shù)乘積與反響物濃度以反響方程式中計(jì)量系數(shù)為指數(shù)冪的乘積之比為一常數(shù)，即稱為可逆為指數(shù)冪的乘積之比為一常數(shù)，即稱為可逆反響反響的閱歷平衡常數(shù)反響反響的閱歷平衡常數(shù)Kc。 例例 ：對(duì)：對(duì) aA + bB gG + hHbahgBAHGKcKcKc是用平衡濃度表示是用平衡濃度表示的平衡常數(shù)的平衡常數(shù), ,目的是與目的是與KpKp有所區(qū)別。有所區(qū)別。 從上式可以看出： 當(dāng)g + h= (a +b) 時(shí)，Kc無量綱。 當(dāng)g + h(a +b) 時(shí)，Kc有量綱。由于濃度有單位： mol/dm3 對(duì)于氣相

4、反響： a A (g) +b B (g) g G (g) + h H (g)在某一溫度下達(dá)平衡： bBaAhHgGPPPPKp對(duì)于氣相反響：用分對(duì)于氣相反響：用分壓表示可逆反響的閱壓表示可逆反響的閱歷平衡常數(shù)歷平衡常數(shù)KpKp。 對(duì)同一個(gè)反響：Kc和Kp數(shù)值能夠不等，二者之間的關(guān)系： aA + bB gG + hH Kp=Kc(RT)n n=(g+h)-(a+b) 推導(dǎo)：根據(jù) ( 國(guó)際單位制： P：Pa, V：m3 , T：K, R=8.314Jmol-1K-1 )CRTRTVnP (2) 幾點(diǎn)留意 a：書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，不要把反響體系中純固體，純液體及水溶液中的水的濃度寫進(jìn)去。 例： C

5、aCO3(S) CaO(S) + CO2(g) 復(fù)相反響 K = PCO2 復(fù)相反響的閱歷平衡常數(shù)用K表示，即不是KC也不是KP。 Cr2O72-(aq) + H2O 2 CrO42-(aq) +2H+(aq)2722224OCrHOCrKCb：平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的寫法有關(guān)：平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的寫法有關(guān) 23322 NHHNKc )(1)( 2 KcKcKc32223HNNHKC1/2N2 (g)+3/2H2(g) NH3g 2/322/ 123 HNNHKCN2 (g)+3H2(g) 2NH3g2NH3g N2 (g)+3H2(g) c .兩個(gè)反響方程式相加減時(shí)，所得反響方程

6、式兩個(gè)反響方程式相加減時(shí)，所得反響方程式的平衡常數(shù)等于原來兩個(gè)反響方程式的平衡的平衡常數(shù)等于原來兩個(gè)反響方程式的平衡常數(shù)相乘相除。常數(shù)相乘相除。 例：例： 2NOg+ O2g 2NO2g K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) + O2 (g) N2O4 (g) K3= K1K2 3 平衡常數(shù)與化學(xué)反響進(jìn)展的程度 體系達(dá)平衡時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度不再隨時(shí)間而改動(dòng)，這時(shí)反響物已最大限制地轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。 平衡常數(shù)KC 越大，反響進(jìn)展程度越大。 我們用轉(zhuǎn)化率來標(biāo)志化學(xué)反響在某個(gè)詳細(xì)條件下的完成程度。 轉(zhuǎn)化率 = 已轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的總量 / 反響物起 始的總量 例例1：反響：反響 CO

7、g+ H2Og H2g+CO2g 在某一溫度在某一溫度T時(shí)時(shí),KC=9，假設(shè)，假設(shè)CO和和 H2O的起始濃度均為的起始濃度均為0.02mol/dm3,求求CO2的平衡轉(zhuǎn)化率？的平衡轉(zhuǎn)化率？解：設(shè)平衡時(shí)體系中解：設(shè)平衡時(shí)體系中H2和和CO2濃度均為濃度均為X mol/dm3 COg+ H2Og H2g+ CO2g 起始起始 0.02 0.02 0 0 平衡平衡 0.02X 0.02X X X902. 022222XXOHCOCOHKC X=0.015, 轉(zhuǎn)化率：%75%10002. 0015. 0當(dāng)當(dāng)KC =4 時(shí)時(shí) 即即 402. 022222XXOHCOCOHKCX =0.013 轉(zhuǎn)化率 %

8、67%10002. 0013. 0Kc減小，轉(zhuǎn)化率也隨之減小。 KC和轉(zhuǎn)化率都可以表示反響進(jìn)展的程度。 但Kc與反響物的濃度無關(guān)，只于溫度有關(guān)，而轉(zhuǎn)化率那么與反響物的起始濃度有關(guān)。 4 規(guī)范平衡常數(shù) 當(dāng)體系達(dá)平衡時(shí)，將平衡濃度除以規(guī)范濃度C=1.0mol/dm3，即得相對(duì)平衡濃度。所以體系達(dá)平衡后，物質(zhì)相對(duì)平衡濃度不變。 對(duì)于氣相反響：將平衡分壓除以規(guī)范壓強(qiáng)P=100kPa(1atm)，得相對(duì)壓強(qiáng)。 相對(duì)濃度、相對(duì)壓強(qiáng)均無量綱。對(duì)可逆反響：對(duì)可逆反響： a Aaq + b Baq g G aq+ h H aq 規(guī)范平衡常數(shù)規(guī)范平衡常數(shù): CbahgKCBCACHCGK C=1.0mol/dm3

9、對(duì)氣相反響：對(duì)氣相反響： a Ag + b B(g) g G(g) + h H(g) PbBaAhHgGKPPPPPPPPK 由于由于: P 1 對(duì)于復(fù)相反響： CaCO3(S) CaO(S) + CO2(g) 純固體、純液體及水，均不寫出. PPKCO2不論反響是在液相中、氣相中還是多相中，不論反響是在液相中、氣相中還是多相中，規(guī)范平衡常數(shù)規(guī)范平衡常數(shù) ，K均無量綱。均無量綱。 5 規(guī)范平衡常數(shù)與化學(xué)反響的方向 1 .反響商： 對(duì)于反響 a A + b B g G + h H 某一時(shí)辰 )(反應(yīng)商QbahgCBCACHCGA B G H非平衡濃度非平衡濃度. 當(dāng)當(dāng) Q=K 平衡形狀平衡形狀

10、; Q K 反響逆向進(jìn)展反響逆向進(jìn)展. 82化學(xué)平衡的挪動(dòng) 1. 濃度對(duì)平衡的影響 2. 壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響 3. 溫度的影響 1 濃度對(duì)平衡的影響 化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡.在一定的條件下,可逆反響到達(dá)平衡時(shí),Q=K。假設(shè)改動(dòng)條件，原有的平衡被破壞，隨之將建立新的平衡。 假設(shè)改動(dòng)條件： Q K 那么反響正向進(jìn)展之后建立新的平衡. (濃度、壓力) Q K 那么反響逆向進(jìn)展之后建立新的平衡. (濃度、壓力) 假設(shè)改動(dòng)體系溫度，使K改動(dòng)，那么出現(xiàn)QK 導(dǎo)致平衡挪動(dòng)，隨之建立新的化學(xué)平衡。 例1:濃度對(duì)平衡的影響 反響 COg+ H2Og H2g+CO2g在某一溫度下，KC=9 。假設(shè)反響開場(chǎng)時(shí)CO=0

11、.02mol/dm3，H2O=1.00mol/dm3 求CO的轉(zhuǎn)化率？解：設(shè)反響達(dá)平衡時(shí)，H2和CO2均為Xmol/dm3 COg+ H2Og H2g+CO2g 起始 0.02 1.00 0 0 平衡 0.02-X 1.00-X X X 901995. 0)0 . 1)(02. 0(2222XXXXOHCOCOHKc 的轉(zhuǎn)化率= %8 .99%1000200. 001995. 0X與前題相比：與前題相比：CO，H2O起始起始0.02moldm3時(shí)，時(shí)，轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為75%，當(dāng)當(dāng)H2O為為1.00moldm3時(shí)，時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率增大到轉(zhuǎn)化率增大到99.8% 。結(jié)論結(jié)論:添加反響物濃度，減少生成物

12、濃度，平添加反響物濃度，減少生成物濃度，平衡向產(chǎn)物方向挪動(dòng)。衡向產(chǎn)物方向挪動(dòng)。 2. 壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響 利用K或Kc均可以討論化學(xué)平衡的問題 例: N2 (g)+3H2(g) 2NH3g32223PPPPPPKHNNH假設(shè)添加總壓強(qiáng)至原來的假設(shè)添加總壓強(qiáng)至原來的2倍，那么各分壓也變倍，那么各分壓也變?yōu)樵瓉淼臑樵瓉淼?倍倍 .KPPPPPPQHNNH4122232223QK,平衡向正方向進(jìn)展。添加壓力，體平衡向正方向進(jìn)展。添加壓力，體系向體積減少的方向進(jìn)展。系向體積減少的方向進(jìn)展。 對(duì)于反響前后分子數(shù)不變的可逆反響：對(duì)于反響前后分子數(shù)不變的可逆反響： COg+ H2Og= H2g+CO2g PP

13、PPPPPPKOHCOHCO222 添加總壓力添加總壓力2倍，那么有倍，那么有 KPPPPPPPPQOHCOHCO2222222平衡不挪動(dòng)，即壓強(qiáng)對(duì)反響前后氣體平衡不挪動(dòng)，即壓強(qiáng)對(duì)反響前后氣體分子數(shù)不變的反響，平衡無影響。分子數(shù)不變的反響，平衡無影響。 壓強(qiáng)變化只是對(duì)那些反響前后氣體壓強(qiáng)變化只是對(duì)那些反響前后氣體分子數(shù)目有變化的反響有影響。恒溫下，分子數(shù)目有變化的反響有影響。恒溫下，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向挪動(dòng)。減小壓強(qiáng)，平衡向分子數(shù)增大向挪動(dòng)。減小壓強(qiáng)，平衡向分子數(shù)增大的方向挪動(dòng)。的方向挪動(dòng)。3.溫度的影響涉及熱力學(xué)內(nèi)容，不詳細(xì)引溫度的影響涉及熱

14、力學(xué)內(nèi)容，不詳細(xì)引見。見。結(jié)論：升高溫度，平衡向吸熱方向挪動(dòng)。降低結(jié)論：升高溫度，平衡向吸熱方向挪動(dòng)。降低溫度，平衡向放熱方向挪動(dòng)。溫度，平衡向放熱方向挪動(dòng)。 1848年，法國(guó)科學(xué)家Le Chatelier 提出： 假設(shè)改動(dòng)平衡系統(tǒng)的條件之一濃度、壓力和溫度，平衡就向能減弱這種改動(dòng)的方向挪動(dòng)。 Le Chatelier原理適用于處于平衡形狀的系統(tǒng)，也適用于相平衡系統(tǒng)。例題例題1： PCl5 (g) 在在523K到達(dá)分解平衡：到達(dá)分解平衡： PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2平衡濃度：平衡濃度： PCl5=1 mol/dm3,PCl3=Cl2=0.204 mol/dm3, 假設(shè)溫度不變壓強(qiáng)減小一半，在新的平衡體假設(shè)溫度不變壓強(qiáng)減小一半，在新的平衡體系中，各物質(zhì)濃度為多少？系中，各物質(zhì)濃度為多少？解：根據(jù)知條件求出解：根據(jù)知條件求出Kc. 0416. 00 . 1204. 0204. 0523XPClClPClKc壓強(qiáng)減小一半，體積增大一倍，濃