化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率要點(diǎn)

化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率要點(diǎn)第1頁(yè)/共43頁(yè)3.1化學(xué)平衡一、可逆反應(yīng)與化學(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(jìn)行，又可向逆反應(yīng)方向進(jìn)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(rèn)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(jìn)行的速率極其微小，以至于可忽略，稱為不可逆反應(yīng)。eg:2KClO3=2KCl+3O2↑（加熱，MnO2為催化劑）第2頁(yè)/共43頁(yè)2、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(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)還在進(jìn)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(gè)被破壞，舊平衡就會(huì)打破，產(chǎn)生新平衡，稱為化學(xué)平衡移動(dòng)；第3頁(yè)/共43頁(yè)3、化學(xué)平衡常數(shù)——在一定溫度下，任何可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各生成物濃度以其計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物濃度以其計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積的比值為一常數(shù)，稱化學(xué)平衡常數(shù)。（1）經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)KC、KP

（2）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K

化學(xué)平衡計(jì)算時(shí)多采用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù);

在滴定分析中多采用經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù).分類第4頁(yè)/共43頁(yè)（1）經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)通式:aA+bB=dD+eE第5頁(yè)/共43頁(yè)例如H2(g)+I2(g)=2HI(g)達(dá)平衡時(shí)KC—濃度平衡常數(shù)第6頁(yè)/共43頁(yè)對(duì)氣相反應(yīng)，或可：KP—壓力平衡常數(shù)KP=KC(RT)∑KP、KC一般有單位（當(dāng)∑=0，無(wú)量綱）第7頁(yè)/共43頁(yè)（2）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K：設(shè)反應(yīng)aA+bB=dD+eE在一定溫度達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)物的活度以方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)為乘冪的乘積，除以反應(yīng)物的活度以方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值為乘冪的乘積等于一常數(shù)。活度——近似看作有效濃度第8頁(yè)/共43頁(yè)4、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式(Kθ與△rGθ之間的關(guān)系)

目的：求非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)△rG、判斷方向任一態(tài):△rG=△rGθ+RTlnQ任一反應(yīng):aA+bB=dD+eEQ:為非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)某一時(shí)刻的活度商第9頁(yè)/共43頁(yè)平衡態(tài)時(shí):△rG=0,此時(shí)Q為一常數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(用K表示)△rGθ

=-2.303RTlgKθ(Kθ、Q關(guān)系：Kθ是Q的特例，體系平衡狀態(tài)時(shí)Q=Kθ

，未達(dá)到平衡時(shí)用Q)第10頁(yè)/共43頁(yè)反應(yīng)方向判據(jù)：

標(biāo)態(tài)下：用△rGθ判斷

非標(biāo)態(tài)下：（1）用△rG判斷（2）根據(jù)Q/Kθ判斷△rG<0

Q<Kθ

正向自發(fā)△rG=0Q=Kθ

平衡△rG>0Q>Kθ

逆向自發(fā)第11頁(yè)/共43頁(yè)討論:標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式任一反應(yīng):

aA+bB=dD+eEA、若均為溶液：理想溶液（或濃度稀的真實(shí)溶液）的活度是溶液濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值。α=c/c平衡時(shí)的相對(duì)濃度（無(wú)量綱）；故K無(wú)量綱；第12頁(yè)/共43頁(yè)B、若均為氣相：α=p/p（活度）平衡時(shí)的相對(duì)分壓（無(wú)量綱）理想氣體（或低壓下的真實(shí)氣體）的活度為氣體的分壓與標(biāo)準(zhǔn)壓力的比值第13頁(yè)/共43頁(yè)C、復(fù)相反應(yīng)：CaCO3(S)+2H+(aq)=Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I)純固體、純液體在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫(xiě)出。

第14頁(yè)/共43頁(yè)(4)K可由實(shí)驗(yàn)測(cè)出，也可由熱力學(xué)計(jì)算；△rGθ

=-2.303RTlgKθK越大、反應(yīng)進(jìn)行的越完全K與反應(yīng)本性及T有關(guān)，與C、P無(wú)關(guān)

(5)平衡常數(shù)表達(dá)式要與方程式相對(duì)應(yīng)。同一反應(yīng)：若1式2=2式，（K1）2=K22K1若1式、2式可逆，K1=1/K2（K1-K2）第15頁(yè)/共43頁(yè)例1H2(g)+I2(g)=2HI(g)(1)1/2H2(g)+1/2I2(g)=HI(g)(2)(2)式2=(1)式第16頁(yè)/共43頁(yè)第17頁(yè)/共43頁(yè)第18頁(yè)/共43頁(yè)第19頁(yè)/共43頁(yè)例2：平衡反應(yīng)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)的KΘ=

反應(yīng)的KΘ與ΔrGΘ的關(guān)系式ΔrGΘ=

。

第20頁(yè)/共43頁(yè)（6）多重平衡規(guī)則：對(duì)二個(gè)（或多個(gè)）反應(yīng)若1式+2式=3式，K3

=K1K2

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

第21頁(yè)/共43頁(yè)例1:一定溫度下，某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)A.由反應(yīng)式?jīng)Q定B.由起始濃度而定C.隨平衡濃度而定D.隨平衡壓力而變例2某溫度時(shí)，反應(yīng)1/3B＋A＝1/3A2B的平衡常數(shù)Kθ

＝102,則在此溫度下，反應(yīng)A2B＝3A+B的平衡常數(shù)為A.104B.106C.10-4D.10-6第22頁(yè)/共43頁(yè)3.2化學(xué)平衡的移動(dòng)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(guò)程稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)

平衡移動(dòng)的總規(guī)律：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(dòng).第23頁(yè)/共43頁(yè)平衡移動(dòng)方向判據(jù)：（1）用△rG判斷（2）根據(jù)Q/Kθ判斷ΔrG=ΔrGθ+RTlnQ=-RTlnKθ+RTlnQ=RTlnQ/Kθ△rG<0Q<Kθ

正向自發(fā)(進(jìn)行)△rG=0Q=Kθ

平衡△rG>0Q>Kθ

逆向自發(fā)(進(jìn)行)第24頁(yè)/共43頁(yè)第25頁(yè)/共43頁(yè)（一）濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響：化學(xué)平衡移動(dòng)的方向就是反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，由△rG決定，可根據(jù)Q/Kθ判斷。

在恒溫下增加反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);相反,減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng).

第26頁(yè)/共43頁(yè)對(duì)反應(yīng)aA+bB=dD+eE

在一定溫度達(dá)平衡時(shí)：Q=K；若改變平衡體系某物濃度，平衡將移動(dòng)，則Q

K，（1）若C反增或C產(chǎn)減，Q將減，Q<Kθ

△rG<0反應(yīng)向正向進(jìn)行至達(dá)新的平衡；（2）若C反減或C產(chǎn)增，Q將增，Q>K，△rG>0反應(yīng)向逆向進(jìn)行至達(dá)新的平衡；第27頁(yè)/共43頁(yè)第28頁(yè)/共43頁(yè)（二）壓力對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響：固、液相反應(yīng)受P影響小；主要討論氣相反應(yīng)?？倝篜增加（減?。?，平衡將向n減?。ㄔ龃螅┑姆较蛞苿?dòng)；但總壓P變化對(duì)n=0的反應(yīng)無(wú)影響。對(duì)氣相反應(yīng)aA+bB=dD+eE

達(dá)平衡時(shí)Q=K第29頁(yè)/共43頁(yè)（1）總壓力P增X倍：相應(yīng)各物質(zhì)的分壓Pi將同時(shí)增X倍（∵

Pi=PXi）則：因n=(d+e)–(a+b)不同，有3種情況：第30頁(yè)/共43頁(yè)n>0，Xn>1，Q>Kθ

，

△rGm,T>0逆向移動(dòng)n<

0，Xn<

1，Q<Kθ

，△rGm,T<0正向移動(dòng)n=0，Xn=1，Q=Kθ，△rGm,T=0不移動(dòng)第31頁(yè)/共43頁(yè)（2）總壓力P減為1/Y：各分壓Pi將降低1/Y，則：Q=(1/Y)nKθ

=Y-nKθ

n>0,Y-n<

1，Q<Kθ

，正向移動(dòng)n<

0,逆向移動(dòng)；

n=0，平衡不移動(dòng)第32頁(yè)/共43頁(yè)（3）加入惰性氣體：n=0的反應(yīng)，亦無(wú)影響等溫等容時(shí):∵Pi=niRT/V,故分壓不變，Q=Kθ不變，無(wú)論n怎樣，平衡均不移動(dòng)。等溫等壓時(shí):加入惰性氣體會(huì)使總壓增大，為維持恒壓,V需增加，則各物質(zhì)的分壓Pi將降低，如前分析：Q=Y-nKθ

n>0,正向移動(dòng)；n<

0,逆向移動(dòng)；第33頁(yè)/共43頁(yè)總結(jié)：n=0總壓P對(duì)平衡無(wú)影響等溫等容加惰氣

P增(Pi增)：Q=XnKθ

n>0，逆向移動(dòng)；n<

0，正向移

P降(Pi降)：Q=Y-nKθ

n>0，正向移動(dòng)n<

0，逆向移等溫等壓加惰氣第34頁(yè)/共43頁(yè)（三）溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響：

--------溫度可使Kθ改變（C、P不改變Kθ）當(dāng)溫度升高時(shí)平衡向吸熱方向移動(dòng)；降溫時(shí)平衡向放熱方向移動(dòng)。（1）范特霍夫公式：利用△rGθ=-RTlnK

△rGθ=△rHθ-T△rSθ可推出：

第35頁(yè)/共43頁(yè)（2）溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響吸熱反應(yīng)，△rHmθ>0，升溫，K2θ>

K1θ右移，降溫，K2θ<

K1θ左移，

放熱反應(yīng)，△rHmθ<

0，降溫，K2θ>

K1θ右移，升溫，K2θ<

K1θ左移回目錄第36頁(yè)/共43頁(yè)第37頁(yè)/共43頁(yè)第38頁(yè)/共43頁(yè)（四）催化劑對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響：是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題對(duì)△rG無(wú)影響，不影響化學(xué)平衡，只是縮短了化學(xué)平衡實(shí)現(xiàn)的時(shí)間。第39頁(yè)/共43頁(yè)復(fù)習(xí)思考題1、反應(yīng)CaCO3(S)+2H+(aq)=Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=————————————————————————————————————————-——，反應(yīng)K與ΔrG的關(guān)系式ΔrG=———————————————

2、化學(xué)反應(yīng)的

，反應(yīng)速率愈大。