無機分析化學(xué)之化學(xué)平衡

1、無機及分析化學(xué)第二章 化學(xué)平衡1本章要求掌握可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡的概念，掌握標準平衡常數(shù)K的意義、表示方法及有關(guān)平衡的計算，掌握多重平衡的計算；掌握化學(xué)平衡移動的原理及應(yīng)用，了解濃度、溫度、壓力對平衡常數(shù)及化學(xué)平衡移動的影響。 2化學(xué)平衡標準平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)等溫式化學(xué)平衡的移動 2-1 化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡3 2-1 化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡1、可逆反應(yīng)： 在一定條件下，既可向正反應(yīng)方向進行，又可向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。eg：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 不可逆反應(yīng)： 理論上可以認為幾乎所有的反應(yīng)都可逆，但有些反應(yīng)在已知條件下的逆反應(yīng)進行的速率極其微小，以至于可忽略，稱為不

2、可逆反應(yīng)。eg:2KClO3=2KCl+3O2（加熱，MnO2為催化劑）一、化學(xué)平衡42、化學(xué)平衡及特征化學(xué)平衡狀態(tài)：在一定條件下，可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)化學(xué)平衡特征：a、動態(tài)平衡 反應(yīng)還在進行，只是正、逆反應(yīng)速率相等、濃度不在變化，稱為平衡濃度；b、有條件的平衡：C、T、P有確定值，只要有一個被破壞，舊平衡就會打破，產(chǎn)生新平衡，稱為化學(xué)平衡移動；C、化學(xué)平衡是可逆反應(yīng)的最終狀態(tài)，是反應(yīng)進行的最大限度。5二、標準平衡常數(shù) 1、標準平衡常數(shù)K： 在一定溫度下，任何可逆反應(yīng)達平衡時各生成物相對濃度（相對分壓）以其計量系數(shù)為指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物相對濃度（相對分壓）以其計量系數(shù)為指數(shù)的乘積

3、的比值為一常數(shù)，稱標準平衡常數(shù)K 。（化學(xué)平衡常數(shù)可分為實驗平衡常數(shù)KC、KP及標準平衡常數(shù)K兩類，本書介紹K）6標準平衡常數(shù)K aA+bB dD + eE氣體反應(yīng)，各物質(zhì)的分壓分別為peq (A)、peq (B)、peq (D) 、peq (E)， 在溫度TK時達平衡，化學(xué)計量系數(shù)相對分壓7標準平衡常數(shù)K aA+bB dD + eE若均為溶液，在溫度TK時，化學(xué)計量系數(shù)相對濃度K無量綱；且氣相、溶液反應(yīng)均為K8K可由實驗測出，也可由熱力學(xué)計算； K越大、反應(yīng)進行的越完全（ K106，完全） （但K大小與反應(yīng)速率無關(guān)?。㎏與反應(yīng)本性及T有關(guān)，與C、P無關(guān) 92、書寫和應(yīng)用K應(yīng)注意：平衡常數(shù)表達

4、式要與方程式相對應(yīng)。同一反應(yīng)： 若1式2= 2式，（ K1）2 = K2 2 K1 若1式2= 2式，（ K1）1/2 = K2 1/ 2 K1 若1式、 2式可逆， K1=1/ K2 （K1 -K2 ）純固體、純液體在平衡常數(shù)表達式中不寫出。 Br2(l) Br2(g) K= p(Br2,g) / p 注：一般純固體、純液體的 濃度在反應(yīng)中不變，其純態(tài)即為標準態(tài)，故其相對濃度為1；若固體、液體的 濃度在反應(yīng)中變化，平衡常數(shù)中則應(yīng)包含其活度項。10 水：水溶液中的反應(yīng)，因水是溶劑，量大，濃度的變化可忽略，K中不寫出水；Cr2O7- (aq)+ H2O (l) = 2H+ (aq) +2CrO4

5、 2- (aq) *非水溶劑中的反應(yīng)若有水參加， K中應(yīng)寫出： C6H6(l)+HNO3(l) = C6H5NO2 (l)+H2O (l)11多相反應(yīng)K : Fe(s)+H2SO4(aq)=H2(g)+ FeSO4(aq)K與T有關(guān)，應(yīng)注明T（298K 為K ）相對分壓相對濃度12*例1： 1133K、（V）有： CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）起始P/kPa 100 200 0 0平衡P/ kPa 100-13.2 200-13.2 3 13.2 13.2 求1133K的K.13*例 2 298K,下面反應(yīng)K =3.2 Ag+(aq)+Fe2+ (aq)= Ag(s)+

6、Fe3+ (aq) 起始C 0.10 0.10 0求平衡后 ？ 解:設(shè)平衡C 0.10-x 0.10-x x 0.08 0.08 0.02則: 3.2x2+x-0.32=0 解方程:x=0.02143、多重平衡規(guī)則：對二個（或多個）反應(yīng) 若1式+2式= 3式， K3 = K1 K2 K1 +K2 若1式-2式= 3式， K3 = K1 /K2 K1 -K2 反應(yīng)相同T、且狀態(tài)一致方可用用途：由已知反應(yīng)K經(jīng)加減組合求未知反應(yīng)K 15例3 （書)已知下列反應(yīng)在1123K時的標準平衡常數(shù)：（1）C(石墨) + CO2 (g) = 2CO(g) = 1.31014（2）CO(g)+ Cl2(g)=CO

7、Cl2 (g) = 6.010-3 計算反應(yīng)（3）C(石墨) + CO2 (g) +2Cl2(g) = 2 COCl2 (g) 在1123K時的 。 解：反應(yīng)式（3）=反應(yīng)式（1）+ 2反應(yīng)式（2） = （ ）2 =1.31014(6.010-3) 2 = 4.710916 因條件改變從舊的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌钠胶鉅顟B(tài)的過程稱為化學(xué)平衡的移動 平衡移動的總規(guī)律：(1887 法 呂查德里)假如改變平衡體系的條件之一（ C、 P、T），平衡就向減弱這種改變的方向移動.(定性) 本節(jié)講化學(xué)平衡移動的方向定量計算方法。四、化學(xué)平衡的移動17（一）濃度對化學(xué)平衡移動的影響：化學(xué)平衡移動的方向就是反應(yīng)自發(fā)進

8、行的方向，由rGm,T決定，可根據(jù)Q/K判斷。 對反應(yīng) aA+bB=dD+eE 在一定溫度達平衡時：Q= K；若改變平衡體系某物濃度，平衡將移動，則Q K，18濃度可使化學(xué)平衡移動，但不改變K在新的平衡體系中，各物質(zhì)的濃度均不同于前一個平衡態(tài)時的濃度。（但K 不變） （1）若C反減或 C產(chǎn)增，Q將增，QK， rGm,T0， 反應(yīng)向逆向進行至達新的平衡；（2）若C反增或 C產(chǎn)減，Q將減，QK rGm,T0，反應(yīng)向正向進行至達新的平衡；19例6（書P64）反應(yīng) Fe2+ (aq)+Ag+ (aq) Fe3+ (aq)+Ag(s) 開始前，系統(tǒng)中各物質(zhì)的濃度分別是：c(Ag+)=0.10molL-1

9、，c(Fe2+)=0.10molL-1，c(Fe3+)=0.010molL-1。已知298.15K時的標準平衡常數(shù)K= 2.98，求（1）反應(yīng)開始后向何方進行？（2）平衡時Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度各為多少？（3）如果保持平衡時的Ag+、Fe3+的濃度不變，而加入Fe2+使其濃度變?yōu)閏(Fe2+)=0.30molL-1，此時反應(yīng)會不會移動？向何方移動？解：（1）反應(yīng)開始時 Q K，反應(yīng)向正方向進行。20(2)平衡時各組分濃度的計算 Fe2+ (aq)+Ag+ (aq) Fe3+ (aq)+Ag(s)開始濃度/ molL-1 0.10 0.10 0.01濃度變化/ molL-1 x x +

10、x平衡濃度/ molL-1 0.10 x 0.10 x 0.01+x解一元二次方程得： x=0.013 molL-1 ， c(Fe3+) = (0.010+0.013)molL-1=0.023molL-1，c(Fe2+) = c(Ag+)= (0.100.013)molL-1=0.087molL-1。21（3）濃度對平衡移動的影響 Fe2+ (aq)+Ag+ (aq) Fe3+ (aq)+Ag(s)平衡濃度/ molL-1 0.087 0.087 0.023濃度改變/ molL-1 0.30Q0，Xn 1，QK ， rGm,T0 逆向移動 n 0，Xn 1，QK ，rGm,T0, Y- n 1

11、，QK ，正向移動 n 0, 正向移動 ；n 0，逆向移動； n 0，正向移動 等溫等壓加惰氣 n 0，升溫，K2 K1右移， 降溫，K2 K1左移， 放熱反應(yīng)，rHm K1右移， 升溫，K2 K1左移（3）形似；區(qū)別,用途。30（3）形似；區(qū)別,用途。求K2 或rHm：求k2或Ea：31解:思路 H2O(l)= H2O(g) K= p(H2O,g)/p 水正常沸點T1= 373K, p(H2O,g)=100kPa, K1= 100kPa/100kPa= 1 壓力鍋中沸點T2 p(H2O,g)=150kPa, K2= 150kPa/100kPa= 1.5 由 有例7 壓力鍋中水沸騰時p(H2O）=150kPa,求此時水的溫度.已知H2O(l)= H2O(g), rHm=44.0kJ.mol-13233 第二章 化學(xué)平衡總結(jié)34化學(xué)平衡 若1式2= 2式，(K1)2 = K2 2 K1 若1式2= 2式，(K1)1/2 = K2 1/ 2 K1 若1式、 2式可逆， K1=1/ K2 （K1 -K2 ） 多重平衡規(guī)則：對二個（或多個）反應(yīng) 若1式+2式= 3式， K3 = K1 K2 K1 +K2 若1式-2式= 3式， K3 = K1 /K2 K1 -K2 35C、P、T對化學(xué)平