可逆反化學(xué)平衡關(guān)注高中學(xué)習(xí)資料庫求資料加微信gzxxzlk

1、4. 化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡的移動2.平衡常數(shù)平衡常數(shù)1. 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡 3. 化學(xué)反應(yīng)等溫式化學(xué)反應(yīng)等溫式 0 0.0100 0.0100 0 7.60 02000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 2.04 4850 0.00213 0.00213 0.0157 0.345 3.43 反應(yīng)開始反應(yīng)開始 ：c(h2), c(i2) 較大, c(hi) = 0, 正較大,逆為 0； 反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)行：c(h2), c(i2)減小, 正減小, c(hi)增大,逆增大； 某一時刻某一時刻：正= 逆，體系組成不變，達(dá)到平衡狀態(tài)。大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是可逆的。例如：t/s1lm

2、ol/c610正710逆11slmol2hi(g) (g)i(g)h221. 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡正逆逆正0.020.012hi(g) (g)i(g)h22特征：（1）體系的組成不再隨時間而變。(標(biāo)志)（2）是動態(tài)平衡。+ = - 0 (條件、前提)（3）平衡組成與達(dá)到平衡的途徑無關(guān)。（4）可逆反應(yīng)的最大限度。（5）是暫時的、有條件的相對平衡。 正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)物和生成物濃度不再隨時間而改變的狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡化學(xué)平衡2.1 經(jīng)驗平衡常數(shù)co2(g) + h2(g) co(g) + h2o(g)無論體系中各物質(zhì)的起始濃度如何改變，達(dá)平衡時hcoohco222總是相同，

3、為一常數(shù)常數(shù)222hiih2hi(g) h2(g) +i2(g)698.1k1473k2 平衡常數(shù)平衡常數(shù) 對任何可逆反應(yīng)，在一定溫度下達(dá)平衡時，生成物濃度以反應(yīng)式中計量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以反應(yīng)式中計量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積之比是一常數(shù) 平衡常數(shù)即 對任一可逆反應(yīng) aa + bb gg + hh一定溫度下達(dá)平衡時kbahgbahgk 經(jīng)驗平衡常數(shù)，通常有單位 (moll-1) vkc 濃度平衡常數(shù)對氣相反應(yīng) aa + bb gg + hhbbaahhggpppppk)()()()(kp壓力平衡常數(shù)，單位(pa) vkp 與 kc的關(guān)系？kp = kc(rt) vv = (g+h)-

4、(a+b)如何導(dǎo)出上述關(guān)系？rtpvnciii對于溶液中的反應(yīng)：2hi(g) (g)i(g)h22對于氣相反應(yīng)： /)i ( /)h( /)hi(222ppppppksn2+(aq)+2fe3+(aq) sn4+ (aq)+2fe2+(aq)232224) fe)( sn() fe)( sn(/c/c/c/ck2.2 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)對于一般的化學(xué)反應(yīng)：z(l)y(aq)x(g) c(s)b(aq)a(g)zyxcbakb)c/ b(a p/apy)c/ y(xp/)x(p 是溫度的函數(shù)，與濃度、分壓無關(guān)。k 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式必須與化學(xué)反應(yīng)計量式相對應(yīng)。若某組分以氣態(tài)存在則以相對分壓

5、表示；若某組分以溶質(zhì)存在則以相對濃度表示；若反應(yīng)中有純固體、純液體參加，則認(rèn)為xi=1，不寫入稀溶液中溶劑視為純液體，不寫入。ccippi)g(h)aq(zn)aq(h2) s (zn222h2)ch()pp)(czn(k22hi(g) (g)i(g)h22k 1 /)i ( /)h( /)hi(222ppppppk 122hi(g) (g)i21(g)h21k 2k 2k 1( )1/22/122/12 / )i ( / )h( / )hi(ppppppk 32hi(g)(g)i(g)h22k 1=( )-1k 3 /)i ( /)h( /)hi(222pppppp平衡常數(shù)的意義和特征： 的

6、大小表明可逆反應(yīng)在一定條件下的反應(yīng)限度；其它條件相同時， 越大則正向進(jìn)行的程度大； 大小不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡的時間， so2(g) + o2(g) so3(g) k=3.61024 與濃度無關(guān)，只是溫度的函數(shù)； 可以證明對基元反應(yīng) （如何導(dǎo)出？如何導(dǎo)出？）當(dāng)溫度升高時，k正、k逆都增大，但倍數(shù)不同（？）kkk逆正kkk k對h0的反應(yīng)，ea,正ea,逆，當(dāng)溫度升高時，k逆的增加倍數(shù)大，使k減小。對h0的反應(yīng)？例題：已知25時反應(yīng)解：反應(yīng) + 得：k 1k 2k 3= 0.450.051=0.023k 32brcl (g)+ i2(g) 2ibr(g)+ cl2(g)的 。k 2i2(g)+br

7、2(g) 2ibr(g)的 =0.051計算反應(yīng)k 12brcl(g) cl2(g)+br2(g)的 =0.452brcl (g)+ i2(g) 2ibr(g)+ cl2(g)多重平衡原理（規(guī)則）：多重平衡原理（規(guī)則）： 若某反應(yīng)方程式可表示為幾個反應(yīng)式相加（減），則該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于幾個反應(yīng)平衡常數(shù)的積（商）。（所乘系數(shù)為指數(shù)）2no(g) +o2(g) 2no2(g) k12no2(g) n2o4(g) k22no(g) + o2(g) n2o4(g) k3 =?c + co2 2co k1co + cl2 cocl2 k22cocl2 c + co2 + 2cl2 k3221)(1kk

8、2.3 多重平衡原理多重平衡原理1. 判斷反應(yīng)的程度判斷反應(yīng)的程度3. 計算平衡的組成計算平衡的組成2. 預(yù)測反應(yīng)的方向預(yù)測反應(yīng)的方向2.4 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用k 愈小，反應(yīng)進(jìn)行得愈不完全；k 愈大，反應(yīng)進(jìn)行得愈完全；k 不太大也不太小(如 10-3 k 103), 反應(yīng)物部分地轉(zhuǎn)化為生成物。平衡轉(zhuǎn)化率： bbbb0eq0nnn1. 判斷反應(yīng)的程度判斷反應(yīng)的程度對于反應(yīng) aa (aq)+ bb(aq) gg(aq) + hh(aq)在某時刻的反應(yīng)商：反應(yīng)商：當(dāng)q = 時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)q 時，反應(yīng)正向進(jìn)行；當(dāng)q 時，反應(yīng)逆向進(jìn)行。bahgcbcachcgq)/()/()

9、/()/(kkk2. 預(yù)測反應(yīng)的方向預(yù)測反應(yīng)的方向rtcp)b()b(解:(1)pv = nrt 因為t 、v 不變，p nbp0(co)=(0.03508.314373)kpa=108.5 kpap0(cl2)=(0.02708.314373)kpa=83.7 kpa 例題：已知反應(yīng)例題：已知反應(yīng)co(g)+cl2(g) cocl2(g)在恒溫恒容條件下進(jìn)行在恒溫恒容條件下進(jìn)行,373k時時k =1.5 108。反應(yīng)開始時反應(yīng)開始時c0(co)=0.0350moll-1， c0(cl2)=0.0270moll-1， c0(cocl2)=0。計算。計算373k反應(yīng)達(dá)到平衡時各物種的分壓和反應(yīng)達(dá)

10、到平衡時各物種的分壓和co的的平衡轉(zhuǎn)化率。平衡轉(zhuǎn)化率。3. 計算平衡的組成計算平衡的組成開始cb/(moll-1) 0.0350 0.0270 0開始pb/kpa 108.5 83.7 0假設(shè)cl2全部轉(zhuǎn)化 108.5-83.7 0 83.7又設(shè)cocl 2轉(zhuǎn)化 x x x -x平衡pb/kpa 24.8 + x x 83.7- x co(g)+cl2 (g) cocl 2(g) / )(cl /co/ ) (cocl 22ppppppk 8105 . 11001008 .24100/7 .83xxx68103 .2105 .18 .241007 .83xx平衡時:p(co)=24.8 kpa

11、 ，p(cl2)=2.3 10-6 kpa p(cocl2)=83.7 kpa假設(shè) 83.7-x 83.7， 24.8+x 24.8 因為k 很大，x 很小，cocococo)2(0eq0ppp%1 .77%1005 .1088 .245 .108練習(xí) 在容積為5.00l的容器中裝有等物質(zhì)的量pcl3(g)和cl2(g)，在523k下，下列反應(yīng)達(dá)平衡時p(pcl5)=p ,k =0.57 pcl3(g) + cl2(g) pcl5(g) 求: (1)開始裝入的pcl3和cl2的n (2) pcl3的平衡轉(zhuǎn)化率.57. 0100/ )100(1/ )(/22xppxppk解: (1)設(shè)pcl3，

12、cl2的始態(tài)分壓為x pcl3(g) + cl2(g) pcl5(g) 起始/pa x x 0 平衡/pa x-p x-p p x = 2.32105 (pa)n(pcl3) = n(cl2) )(267. 0523314. 81000. 51032. 235molrtvpi%1 .43%100232100(2) 轉(zhuǎn)化率 恒溫恒壓時：將上式代入前式得：反應(yīng)達(dá)到平衡時，qrt（t）lnrgm（t）rgm( t ) = 0，q =rgmkrt lnrgm（t）k( t )qrt（t）lnrgmrt lnk（t）rgm rtqlnkk2.303rt lgrgm（t）( t )（t） + 2.303r

13、t lg qrgm2.303rt lgk的關(guān)系與mrgk3 化學(xué)反應(yīng)等溫式化學(xué)反應(yīng)等溫式gibbs函數(shù)變判據(jù)與反應(yīng)商判據(jù)：判斷反應(yīng)方向。必須用mrg 經(jīng)驗判據(jù)：rgm反應(yīng)多半正向進(jìn)行 -40kjmol-1rgm反應(yīng)多半逆向進(jìn)行 40kjmol-1rgmrgm-40kjmol-1 40kjmol-1反應(yīng)正向進(jìn)行 0 kqrgmqrt（t）lnrgm（t）rgm（t）rgm rtqlnk 、 和 的關(guān)系mfgmrgmrg (1) 由 可計算 (2) 是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)方向的判據(jù)；(3)非標(biāo)態(tài)時反應(yīng)方向由 判斷；(4) 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，q = 1, = mfgmrgmrgmrg（t） + 2.303rt

14、 lg qrgm2.303rt lgkmrgmrgqrtggmrmrln4.1 濃度對化學(xué)平衡的影響濃度對化學(xué)平衡的影響4.5 兩個需要說明的問題兩個需要說明的問題4.4 le chatelier 原理原理4.3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響4.2 壓力對化學(xué)平衡的影響壓力對化學(xué)平衡的影響4 化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡的移動 化學(xué)平衡的移動：當(dāng)外界條件改變時，化學(xué)反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種平衡狀態(tài)的過程。對于溶液中的化學(xué)反應(yīng)，平衡時，q = k 當(dāng)c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小時,當(dāng)c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大時, q k 平衡向逆向移動。濃度對平衡的影響濃度對平衡的影響

15、:4.1 濃度對化學(xué)平衡的影響濃度對化學(xué)平衡的影響 如果保持溫度、體積不變，增大反應(yīng)物的分壓或減小生成物的分壓，使q減小，導(dǎo)致q k ，平衡向逆向移動。1.部分物種分壓的變化 對沒有氣體參加的反應(yīng)，壓強(qiáng)對平衡的影響不大； 對有氣體參加且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量有變化的反應(yīng)。壓強(qiáng)的變化將對平衡產(chǎn)生影響。4.2 壓力對化學(xué)平衡的影響壓力對化學(xué)平衡的影響2.體積改變引起壓力的變化對于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng) aa (g) + bb(g) yy(g) + zz(g)時恒溫下壓縮為原體積的1/1xx bppappzppyppk /b /a /z /y 平衡時， /b /a /z /ybpxpapxpzpxpy

16、pxpq nxqbsk 對于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，nb 0，x nb 1，qk ，平衡向逆向移動，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動。 對于氣體分子數(shù)減小的反應(yīng) ，nb 0， x nb 1， q k ，平衡向正向移動，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動。 對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)， nb =0， x nb =1， q = k ，平衡不移動。nxqbsk n2(g) + 3h2(g) 2nh3(g) v0t k下反應(yīng)達(dá)平衡時32223/ )(/ )(/ )(phppnppnhpk當(dāng)iippppvv2221總總kqkq41 平衡向正反應(yīng)方向移動，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動。 co (g) + h2o

17、(g) h2(g) + co2(g) ?結(jié)論結(jié)論：結(jié)論：等溫時，增加總壓強(qiáng)各物質(zhì)的分壓增加時，等溫時，增加總壓強(qiáng)各物質(zhì)的分壓增加時，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動；平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動；反之，減小總壓強(qiáng)各物質(zhì)的分壓減小時，反之，減小總壓強(qiáng)各物質(zhì)的分壓減小時，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動；平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動； 在惰性氣體存在下達(dá)到平衡后，再恒溫壓縮, nb 0，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動, n b =0，平衡不移動。 對恒溫恒壓下已達(dá)到平衡的反應(yīng)，引入惰性氣體，總壓不變，體積增大，反應(yīng)物和生成物分壓減小，如果 n b 0，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動。 對恒溫恒容下

18、已達(dá)到平衡的反應(yīng)，引入惰性氣體，反應(yīng)物和生成物pb不變，q= k ，平衡不移動。3.惰性氣體的影響 k (t)是溫度的函數(shù)。 溫度變化引起k (t)的變化，導(dǎo)致化學(xué)平衡的移動。對于放熱反應(yīng)， k ，平衡向逆向移動。rhm對于吸熱反應(yīng)， 0，溫度升高， k 增大，q k ，平衡向正向移動。rhm總之，升高溫度，平衡向吸熱方向移動。總之，升高溫度，平衡向吸熱方向移動。)tttt(rhkkln2112mr124.3 溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響在溫度變化范圍不大時：rsmrgmrhm=-t(t)(t)(t)由rt lnrgm（t）k( t )和得：rt lnk( t )rsmrhm=-t

19、呈直線關(guān)系與 t(t)k/1lnrrtkln(t)rhmrsm(298k)(298k)rrtkln(t)rhmrsm(t)(t)當(dāng)溫度為t1時：當(dāng)溫度為t2時：兩式相減得：rrt1kln1rhmrsm(298k)(298k)rrt2kln2rhmrsm(298k)(298k) 由此式可見由此式可見,對于吸熱反應(yīng)對于吸熱反應(yīng),溫度升高溫度升高, 增大；增大；對于放熱反應(yīng)對于放熱反應(yīng),溫度升高溫度升高, 減小。減小。kk)tttt(rhkkln2112mr12 如果改變平衡體系的條件之一（濃度、壓力和溫度），平衡就向能減弱這種改變的方向移動。 le chatelier原理只適用于處于平衡狀態(tài)的體系，也適用于相平衡系統(tǒng)。 1848年，