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第三章化學(xué)反應(yīng)平衡第一頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四二、化學(xué)平衡
在化學(xué)中,把正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)體系所處的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡。
H2(g)+I2(g)2HI(g)正反應(yīng)逆反應(yīng)第二頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四平衡態(tài)的特點(diǎn):
*正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率。
*它是反應(yīng)的極限;
*體系內(nèi)物質(zhì)的種類及各物質(zhì)的濃度不再隨時(shí)間變化;
*化學(xué)平衡是相對(duì)的、有條件的動(dòng)態(tài)平衡。第三頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)二、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式對(duì)于氣體反應(yīng):
aA(g)+dD(g)gG(g)
+hH(g)
K=∏[pB/p]B
[pG/p]g[pH/p]hK=[pA/p]a[pD/p]d
p=100kPa第四頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成物的相對(duì)平衡分壓(或濃度)以反應(yīng)方程式的計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積,與反應(yīng)物的相對(duì)平衡分壓(或濃度)以反應(yīng)式中的計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積之比是一常數(shù)。對(duì)于溶液中的反應(yīng):
aA(aq)+dD(aq)gG(aq)
+hH(aq)
[cG/c]g[cH/c]hK
=[cA/c]a[cD/c]d
c
=1.0mol/L第五頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的特點(diǎn):
*標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱量;
*與溫度有關(guān),與濃度或分壓無(wú)關(guān);
*標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)越大,表示正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。第六頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四書寫和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項(xiàng):
*若B為純固體、純液體或稀溶液中的溶劑,則不列入標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中;
*標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的量值與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法有關(guān);
*正逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值互為倒數(shù)。第七頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測(cè)定與計(jì)算一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測(cè)定利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定出化學(xué)平衡系統(tǒng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡分壓或平衡濃度,代入標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式即可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。第八頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四二、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算(二)利用多重平衡規(guī)則計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)
若反應(yīng)(3)=反應(yīng)(1)+反應(yīng)(2),則有:K3
=K1
K2
若反應(yīng)(3)=a反應(yīng)(1)+b反應(yīng)(2),則有:K3
=(K1
)a(K2
)b
若反應(yīng)(3)=反應(yīng)(1)-反應(yīng)(2),則有:K3
=K1
/K2
第九頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用一、計(jì)算平衡組成標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式反映了可逆反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡濃度或平衡分壓之間的關(guān)系。
[cG/c]g[cH/c]hK
=[cA/c]a[cD/c]d
第十頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四二、判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度
反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)越大,則平衡時(shí)產(chǎn)物的濃度或分壓比反應(yīng)物的濃度或分壓大得多,說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行得比較完全,反應(yīng)的進(jìn)行程度較大;反之亦然。
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系:前者與濃度或分壓無(wú)關(guān),而后者與之有關(guān)。
平衡轉(zhuǎn)化率:=(n總-n平衡)/n總×100%第十一頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四三、預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的方向
反應(yīng)商J:J的表達(dá)式的書寫與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)一樣,只是公式中的濃度或分壓不是平衡狀態(tài),而是任意狀態(tài)。
由化學(xué)等溫式可知:比較K與J的大小,可預(yù)測(cè)指定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向:
K>J,化學(xué)反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行;
K=J,化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài);
K<J,化學(xué)反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。第十二頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)
由于外界條件的改變,使可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程,叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。
化學(xué)平衡的正向移動(dòng)和化學(xué)平衡的逆向移動(dòng)。第十三頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四
增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度,反應(yīng)商J減小,使K>J,平衡將正向移動(dòng);
減少反應(yīng)物的濃度或增加生成物的濃度,反應(yīng)商J增大,使K<J,平衡將逆向移動(dòng)。一、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響
當(dāng)改變系統(tǒng)中任一物質(zhì)的濃度時(shí),改變了反應(yīng)商J,而K不變,必然使得K≠J,導(dǎo)致化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。第十四頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響濃度變化KJ平衡移動(dòng)方向增大反應(yīng)物濃度不變減小正向移動(dòng)減小生成物濃度不變減小正向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度不變?cè)龃竽嫦蛞苿?dòng)增大生成物濃度不變?cè)龃竽嫦蛞苿?dòng)
K
>J
K
>J
K
<J
K
<J第十五頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四二、壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力改變對(duì)固體和液體反應(yīng)的平衡體系幾乎沒(méi)有影響。對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),改變壓力仍然只是改變反應(yīng)商J,而K不變,使得K≠J,導(dǎo)致化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。第十六頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四(一)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響對(duì)于任意氣體反應(yīng):
aA(g)+dD(g)gG(g)+hH(g)
在等溫條件下,將反應(yīng)的總壓力增大到原來(lái)的N(N>1)倍,B的分壓由[pB]增大到N[pB],此時(shí),可逆反應(yīng)的反應(yīng)商為:
J=N∑B
K∑B=(g+h)-(a+d)第十七頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四
若∑B=0,則N∑B=1,則K=
J
;即氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),增大壓力時(shí),化學(xué)平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng);
若∑B>0,則N∑B>1,則K
<J;即氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),增大壓力時(shí),化學(xué)平衡將逆向移動(dòng)(即向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng));若∑B<0,則N∑B<1,則K
>J;即氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓力時(shí),化學(xué)平衡將正向移動(dòng)(即向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng));第十八頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四對(duì)于任意氣體反應(yīng):
aA(g)+dD(g)gG(g)+hH(g)
在等溫條件下,將反應(yīng)的總壓力減小到原來(lái)的1/N(N>1),B的分壓由[pB]減小到[pB]/N,此時(shí),可逆反應(yīng)的反應(yīng)商為:
J=N-∑B
K∑B=(g+h)-(a+d)第十九頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四若∑B=0,則N-∑B=1,則K=J
;即氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),減小壓力時(shí),化學(xué)平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng);若∑B>0,則N-∑B<1,則K>J
;即氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),減小壓力時(shí),化學(xué)平衡將正向移動(dòng)(即向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng));若∑B<0,則N-∑B>1,則K<J
;即氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),減小壓力時(shí),化學(xué)平衡將逆向移動(dòng)(即向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng));第二十頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力變化K與J化學(xué)平衡的移動(dòng)∑B=0增大壓力減小壓力K=
J化學(xué)平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng)∑B>0增大壓力減小壓力K<JK>J逆向,氣體分子數(shù)減少正向,氣體分子數(shù)增加∑B<0增大壓力減小壓力K>JK<J正向,氣體分子數(shù)減少逆向,氣體分子數(shù)增加增大壓力,平衡向氣體分子總數(shù)減少的方向移動(dòng);減小壓力,平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。第二十一頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四(二)惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響
*當(dāng)T和P總不變時(shí),加入惰性氣體,則V增大,則反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓力降低的程度相同;若∑B=0,化學(xué)平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng);若∑B≠0,則化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)。*當(dāng)T和V不變時(shí),加入惰性氣體,則P總增大,但反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓力不變;K=J,則化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)。第二十二頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四三、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響
當(dāng)改變系統(tǒng)的溫度時(shí),改變了K,而反應(yīng)商J不變,必然使得K≠J,導(dǎo)致化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。
△rHm(T2-T1)lg(K2/K1)=2.303RT2T1△rHm>0,吸熱反應(yīng)△rHm<0,放熱反應(yīng)第二十三頁(yè),共二十五頁(yè),編輯于2023年,星期四對(duì)于吸熱反應(yīng),△rHm>0(1為原平衡態(tài))溫度變化K的變化K與J平衡移動(dòng)方向T2>T1K2>K1
K>J正向,吸熱反應(yīng)方向T2<T1K2<K1
K<J逆向,放熱反應(yīng)方向
對(duì)于放熱反應(yīng),△rHm<0(1為原平衡態(tài))溫度變化K的變化K與J平衡移動(dòng)方向T2>T1K
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