普通化學(xué)同濟(jì)傳第一章第四節(jié)

1、1第四節(jié)化學(xué)平衡？化學(xué)反應(yīng)的可逆性與化學(xué)平衡？平衡常數(shù)？化學(xué)平衡移動(dòng)？化學(xué)平衡計(jì)算舉例普通化學(xué) 第一章2一、化學(xué)反應(yīng)的可逆性與化學(xué)平衡1、什么是“化學(xué)反應(yīng)的可逆性”？ CO + H2O CO2 + H2 也可以： CO2 + H2 CO + H2O 合起來寫： CO + H2O CO2 + H2 既能正向進(jìn)行，又能逆向進(jìn)行的反應(yīng)，叫“可逆反應(yīng)”?；瘜W(xué)反應(yīng)的這種性質(zhì)，稱為化學(xué)反應(yīng)的“可逆性”。*幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是可逆的。所不同的只是程度上的差別，有的可逆程度大些（如上例），有的可逆程度小些（例如：Ag+ + Cl- = AgCl)。很少有化學(xué)反應(yīng)能“進(jìn)行到底”，已知進(jìn)行得“最完全”的化學(xué)反應(yīng)

2、是： 2 KClO3 = 2 KCl + O232、什么是化學(xué)平衡？ 所謂化學(xué)平衡，指的是這樣一種狀態(tài)，此時(shí)： 正向反應(yīng)的速度與逆向反應(yīng)的速度相等 參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度保持一定 動(dòng)態(tài)的平衡，而非化學(xué)反應(yīng)停止 化學(xué)反應(yīng)的可逆性的定量表征：平衡常數(shù) 4二、平衡常數(shù)1、什么是“平衡常數(shù)”？ 對(duì)于一個(gè)特定化學(xué)反應(yīng) aA + bB dD + eE 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，有rGm(T) = 0 即： 其中：pA、pB、pD、pE是指在平衡時(shí)的分壓, , ,5對(duì)上式進(jìn)行變換：令：則有： 此式給出了平衡常數(shù)與熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系。 6如果是溶液中的反應(yīng)，可依此類推：令：則有：7 平衡常數(shù)反應(yīng)了某一個(gè)化學(xué)反應(yīng)

3、進(jìn)行完全的程度，數(shù)值越大，說明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。 平衡常數(shù)可由實(shí)驗(yàn)的方法測定。即：當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，分別測出各反應(yīng)物質(zhì)的分壓（或濃度），再計(jì)算出平衡常數(shù)的數(shù)值。 在同一溫度下，平衡常數(shù)的數(shù)值，不隨壓力（濃度）的變化而改變，是一個(gè)定值（常數(shù)）。 平衡常數(shù)與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能相關(guān)，是化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)之一。注意要點(diǎn)：82、平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系93、平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的方向反應(yīng)商判據(jù)從范特霍夫等溫式可得出恒溫恒壓、任意狀態(tài)下的計(jì)算公式： rGmrGmRT lnJ 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)平衡常數(shù) K 與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變有如下關(guān)系： rGm - RT ln K （因?yàn)椋?0rGm RTl

4、n K ）兩式合并： rGm - RT ln K RT lnJ 或： rGm - RT ln由此得出化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)商判據(jù)： 若J K , 則 rGm K ，則 rGm 0 反應(yīng)逆向進(jìn)行 K J10三、化學(xué)平衡移動(dòng)1、什么是“化學(xué)平衡移動(dòng)”？ 化學(xué)平衡是一個(gè)相對(duì)的、有條件的狀態(tài)。一旦平衡的條件發(fā)生了變化，“平衡”就被打破，化學(xué)反應(yīng)就要向某個(gè)方向進(jìn)行，然后在這一新的條件下重新達(dá)到平衡。這種由于平衡條件的變化，舊的平衡打破，新的平衡建立的過程，就稱做“化學(xué)平衡移動(dòng)”。112、影響化學(xué)平衡的因素 影響化學(xué)平衡的因素主要有： 濃度、壓力、溫度。 12濃度的影響： 增加反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度，平衡向正反

5、應(yīng)方向進(jìn)行。 減小反應(yīng)物濃度、增加生成物濃度，平衡向負(fù)反應(yīng)方向進(jìn)行。 aA + bB dD + eE13壓力的影響： 對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)，增加反應(yīng)體系的總壓力，平衡向氣態(tài)分子數(shù)減少的反應(yīng)方向移動(dòng)；降低總壓力，平衡向氣態(tài)分子數(shù)增加的反應(yīng)方向移動(dòng)。如果反應(yīng)前后氣體分子的總數(shù)不變，則總壓力的變化，對(duì)化學(xué)平衡沒有影響。 氣態(tài)分子總數(shù)增加的反應(yīng)： CaCO3 = CaO + CO2氣態(tài)分子總數(shù)不變的反應(yīng)： CO + H2O = CO2 + H214溫度的影響： 溫度升高，平衡向吸熱（H 0)的反應(yīng)方向移動(dòng)； 溫度降低，平衡向放熱（H 0)的反應(yīng)方向移動(dòng)。例如： 2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO (g) rHm = - 114 kJ/mol153、呂.查德里原理（Le Chateliers Principle) 平衡移動(dòng)的一般規(guī)律 當(dāng)體系達(dá)到平衡后，如果改變體系的平衡條件之一（如：溫度、壓力、濃度等），平衡就向著減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng)。 A system in equilibrium that is subjected to a stress will react in a way that tends to counteract the stress. 呂.查德里原理的應(yīng)用：預(yù)測化學(xué)平衡移動(dòng)的方向16四、有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1、多步反應(yīng)的平衡常數(shù) 平衡常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)的