上海交通大學(xué)無機化學(xué)課件第三章化學(xué)平衡

1、第三章化學(xué)平衡第三章化學(xué)平衡第三章化學(xué)平衡本章主要內(nèi)容： 化學(xué)平衡的概念；化學(xué)平衡的概念； 化學(xué)平衡的表達；化學(xué)平衡的表達； 平衡常數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系；平衡常數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系； 平衡計算的原則。平衡計算的原則。第三章化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡1.可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)： 定義：定義：在同一條件下，既能向一個方向進行，在同一條件下，既能向一個方向進行，又能向相反方向進行的化學(xué)反應(yīng)又能向相反方向進行的化學(xué)反應(yīng)。 不同的化學(xué)反應(yīng)，其正逆反應(yīng)的速率不同：不同的化學(xué)反應(yīng)，其正逆反應(yīng)的速率不同： V V+ +VV- - ，反應(yīng)正向進行，反應(yīng)

2、正向進行 V V+ +V K K 時，時， r rG Gmm 0 0 逆反應(yīng)自發(fā)進行。逆反應(yīng)自發(fā)進行。rmQ G =RTlnKrm G =-RTlnK +RTlnQ第三章化學(xué)平衡 第三章化學(xué)平衡自由能變和自由能變和K K 的關(guān)系的關(guān)系第三章化學(xué)平衡4.由熱力學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)由熱力學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)K ： 由化學(xué)反應(yīng)等溫式：由化學(xué)反應(yīng)等溫式： rGm = RTln K Hess Hess 定律定律( (平衡常數(shù)的耦合平衡常數(shù)的耦合) )； f fG Gmm （標(biāo)準生成自由能法）；（標(biāo)準生成自由能法）； r rH Hm m ， r rS Sm m 與與 r rG Gmm 的關(guān)系，

3、即的關(guān)系，即 r rG Gmm = = r rH Hm m -T-T r rS Sm m ； 還可由動力學(xué)速率常數(shù)還可由動力學(xué)速率常數(shù)(k(k+ +、k k- -）。）。第三章化學(xué)平衡四、關(guān)于平衡計算四、關(guān)于平衡計算1.平衡常數(shù)的計算平衡常數(shù)的計算(用各種方式求平衡常數(shù)用各種方式求平衡常數(shù))2.平衡計算：平衡計算： KcKc、KpKp還是還是K K ； 弄清狀態(tài)，始態(tài)、終態(tài)、平衡態(tài)；弄清狀態(tài)，始態(tài)、終態(tài)、平衡態(tài)； 計算原則：只要計算原則：只要T T不變，則不變，則K K 不變、由化學(xué)反應(yīng)不變、由化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系找出各濃度之間的關(guān)系；的計量關(guān)系找出各濃度之間的關(guān)系； 方法的應(yīng)用，也是熱力學(xué)狀態(tài)

4、函數(shù)性質(zhì)的體現(xiàn)。方法的應(yīng)用，也是熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)的體現(xiàn)。第三章化學(xué)平衡五、化學(xué)平衡的移動和平衡移動原理五、化學(xué)平衡的移動和平衡移動原理1.濃度（壓力）對平衡的影響：濃度（壓力）對平衡的影響：由化學(xué)反應(yīng)等溫式：由化學(xué)反應(yīng)等溫式： 討論：討論： 增加反應(yīng)物濃度；增加反應(yīng)物濃度； 增加產(chǎn)物濃度；增加產(chǎn)物濃度；*注意分壓與總壓的關(guān)系。注意分壓與總壓的關(guān)系。QRTlnK第三章化學(xué)平衡總壓對平衡的影響：總壓對平衡的影響：增大總壓時增大總壓時, ,化學(xué)平衡向計量方程式中氣體化學(xué)平衡向計量方程式中氣體分子數(shù)較少的一方移動。分子數(shù)較少的一方移動。2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)322221(/)(/

5、) (/)eSOeeSOOppKpppp32221221(2/)(2/) (2/)eSOeeSOOppQKpppp第三章化學(xué)平衡2.溫度對平衡的影響：溫度對平衡的影響：由由 rGm = RT lnK和和 rGm = rHm T rSm 得出：得出： 對于放熱和吸熱反應(yīng)對于放熱和吸熱反應(yīng)K K 隨溫度的變化趨隨溫度的變化趨勢；勢； 不同的溫度區(qū)間對不同的溫度區(qū)間對K K 的影響的影響力度力度不同；不同；222m111rKT -Tlg=()K2.303RTT H第三章化學(xué)平衡3.平衡移動原理：平衡移動原理：對平衡體系施加外力，平衡將沿著減少此外對平衡體系施加外力，平衡將沿著減少此外力影響的方向移動

6、力影響的方向移動里里查德里原理查德里原理。4.平衡移動在實際生產(chǎn)和實驗中的應(yīng)用：平衡移動在實際生產(chǎn)和實驗中的應(yīng)用： 重量分析示例。重量分析示例。5.平衡及平衡移動計算舉例：平衡及平衡移動計算舉例：第三章化學(xué)平衡例例1：Ag2CO3 遇熱易分解：遇熱易分解： Ag2CO3 (s) AgO(s)+CO2(g)，其中，其中, =14.8kJ.mol-1.在在110烘干時，空氣中摻入一定量的烘干時，空氣中摻入一定量的CO2就可避免就可避免Ag2CO3的分解。請問空氣中摻入多少的分解。請問空氣中摻入多少CO2可以避免可以避免Ag2CO3的分解？的分解？解：已知解：已知所以所以 空氣中摻入空氣中摻入0.9

7、5%的的CO2即可避免即可避免Ag2CO3烘干時的分解。烘干時的分解。rm G (383K)23COrmpp- G14.8 10lgK =lg=p2.303RT2.303 8.314 38323COp100 9.5 100.95kPa22COCOnp0.95kPa=0.95%np100kPa總空氣第三章化學(xué)平衡例例2：已知：已知NH3.H2O的電離平衡常數(shù)為的電離平衡常數(shù)為1.810-5，0.1mol.dm-3NH3H2O溶液中溶液中OH-的濃度是多少？的濃度是多少？解：解：NH3H2O的電離方程式為的電離方程式為 ： NH3H2O NH4+OH-，設(shè)設(shè)NH3H2O電離平衡時電離平衡時OH-的

8、物質(zhì)的量的濃度為的物質(zhì)的量的濃度為x，則：則：其中與其中與0.1相比，相比，x可忽略，則簡化方程為：可忽略，則簡化方程為： x2=1.810-6 x=1.34 10-351.8 100.1x xx第三章化學(xué)平衡 向向0.1 mol0.1 moldmdm3 3的的CuCu2+2+溶液中加入溶液中加入0.5 mol0.5 moldmdm3 3的氨水，假設(shè)全部生成的氨水，假設(shè)全部生成Cu(NHCu(NH3 3) )4 42+2+配離子，問配離子，問達到平衡后，體系中游離的達到平衡后，體系中游離的CuCu2+2+離子濃度是多離子濃度是多少？少？K Kf f=1=1 10101313 解：解： CuCu

9、2+ 2+ + 4NH+ 4NH3 3 Cu(NHCu(NH3 3) )4 42+2+ x 0.1+4x 0.1-x x 0.1+4x 0.1-x 討論：該兩個例題闡明的平衡計算與熱力學(xué)原理討論：該兩個例題闡明的平衡計算與熱力學(xué)原理和狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系和狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系 13f44160.10.1K1 10(0.1 4 )0.110 xxxxx 第三章化學(xué)平衡學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：1.正確理解平衡常數(shù)的物理意義及表示方正確理解平衡常數(shù)的物理意義及表示方法；掌握法；掌握Gibbs自由能變與平衡常數(shù)的自由能變與平衡常數(shù)的關(guān)系，并能熟練地進行有關(guān)平衡常數(shù)的關(guān)系，并能熟練地進行有關(guān)平衡常數(shù)的計算；計算；

10、2.利用利用Vant Hoff等溫式判斷任意給定條件等溫式判斷任意給定條件下化學(xué)反應(yīng)的方向；下化學(xué)反應(yīng)的方向；3.運用平衡移動原理說明溫度、濃度壓力運用平衡移動原理說明溫度、濃度壓力對化學(xué)平衡移動的影響。對化學(xué)平衡移動的影響。第三章化學(xué)平衡本章要點本章要點 化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡；化學(xué)平化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡；化學(xué)平衡建立時的狀態(tài)及性質(zhì)；衡建立時的狀態(tài)及性質(zhì)； 平衡常數(shù)：平衡常數(shù)：a) 經(jīng)驗平衡常數(shù)與標(biāo)準平衡經(jīng)驗平衡常數(shù)與標(biāo)準平衡常數(shù)的表示及區(qū)別；常數(shù)的表示及區(qū)別；b) 化學(xué)反應(yīng)進行的化學(xué)反應(yīng)進行的方向和程度方向和程度*； K0和和Gm0的關(guān)系的關(guān)系*； 影響平衡常數(shù)移動的因素及平衡移動的影響平衡常數(shù)移動的因素及平衡移動的原理的應(yīng)用原理的應(yīng)用*。第三章化學(xué)平衡 1、1024，氧化銅分解反應(yīng)中的氧的分壓是，氧化銅分解反應(yīng)中的氧的分壓是 0.49atm: 4CuO(s)= 2Cu2O (s) + O2(g) 該反應(yīng)的該反應(yīng)的Kp ? 計算計算 0.16 mole CuO 的分解分數(shù)？該反應(yīng)是在的分解分數(shù)？該反應(yīng)是在1024 于于2.0L 燒杯中進行的；燒杯中進行的； 建立平衡時建立平衡時 CuO(in moles) 的最小量是多少的最小量是多少?2、反應(yīng)、反應(yīng)Fe(s) H2O(g)= FeO(s) H2(