化學(xué)反應(yīng)方向的判斷

化學(xué)反應(yīng)方向的判斷第1頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一教學(xué)要求：1.了解rSm?及rGm?的意義并掌握rGm?的近似計(jì)算，并能應(yīng)用及判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；掌握各種反應(yīng)的K?的意義及其與rGm?的關(guān)系，理解濃度、壓力和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響；3.了解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本概念，了解影響反應(yīng)速率的主要因素，理解質(zhì)量作用定律及阿侖尼烏斯公式的意義及應(yīng)用。4.了解大氣污染的主要污染物及大氣污染現(xiàn)象及其控制。第2頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容2.1化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變（DirectionofChemicalReactionandGibbsFunctionChanges）2.2化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度和化學(xué)平衡(ExtentofChemicalReactionandChemicalequilibrium)2.3化學(xué)動(dòng)力學(xué)－－化學(xué)反應(yīng)速率(ChemicalKinetics—ChemicalReactionRate)2.4大氣污染及其控制(AirPollutionandIt’sControl)涉及化學(xué)工作者最感興趣和最關(guān)心的兩個(gè)問題：①化學(xué)反應(yīng)的方向和限度---化學(xué)熱力學(xué)；②化學(xué)反應(yīng)的速率---化學(xué)動(dòng)力學(xué)。3第3頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.1化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變（DirectionofChemicalReactionandGibbsFunctionChanges）2.1.1基本概念1.自發(fā)變化(spontaneousprocess)：在沒有外界作用下,體系自身發(fā)生變化的過程稱為自發(fā)變化（過程）.●水從高處流向低處●熱從高溫物體傳向低溫物體●鐵在潮濕的空氣中銹蝕●鋅置換硫酸銅溶液反應(yīng)

Zn(s)+Cu2+(aq)＝Zn2+(aq)+Cu(s)物理變化化學(xué)變化4第4頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一自發(fā)過程特點(diǎn)：①只能單向自發(fā)進(jìn)行②都可以用來做功③都有一定的限度－－平衡自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng).為什么某些化學(xué)過程能自發(fā)進(jìn)行？其驅(qū)動(dòng)力是什么？一個(gè)值得深思的問題5第5頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一

DrH<0反應(yīng)往往能自發(fā)進(jìn)行(能量越低越穩(wěn)定)

●吸熱反應(yīng)，常溫下仍能進(jìn)行Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4SCN(s)→Ba(SCN)2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)●常溫下進(jìn)行，但621K時(shí)逆轉(zhuǎn)向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行●吸熱反應(yīng)，常溫不能進(jìn)行，510K以上仍是吸熱,卻能進(jìn)行●高溫，低溫下都不能進(jìn)行HCl(g)+NH3(g)→NH4Cl(g)，rHm?=-176.91

kJ·mol-1CuSO4·5H2O(s)→CuSO4(s)+5H2O(l)，rHm?=78.96kJ·mol-1N2(g)+?O2(g)→N2O(g)，rHm?=81.17

kJ·mol-1

DrH>0反應(yīng)往往不能自發(fā)進(jìn)行但某些DH>0也能自發(fā)進(jìn)行

如冰的融化；NH4Cl的溶解

結(jié)論：焓和焓變是反應(yīng)自發(fā)過程的一種驅(qū)動(dòng)力，但不是唯一的.必然存在著另一種驅(qū)動(dòng)力！第6頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一(1)混亂度、熵和微觀狀態(tài)數(shù)(randomness,entropyµscopicstatenumbers)▲

混亂度許多自發(fā)過程有混亂度增加的趨勢(shì)●房屋的倒塌

結(jié)論：

體系有趨向于最大混亂度的傾向，體系混亂度增大有利于反應(yīng)自發(fā)地進(jìn)行.2.熵和熵變(entropyandentropychanges)●冰的融化●各種可溶鹽和糖的溶解●墨水?dāng)U散第7頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一表示體系中微觀粒子混亂度的一個(gè)熱力學(xué)函數(shù)，符號(hào)為S，單位：J·mol-1·K-1體系的混亂度↗，S↗。

粒子的活動(dòng)范圍愈大，體系的微觀狀態(tài)數(shù)愈多，體系的混亂度愈大.體系微觀粒子數(shù)位置數(shù)微觀狀態(tài)數(shù)(1)33

6(2)3424(3)24

12123①②123123③③②①①②②③123123123①②③③①①②③▲熵(S)S是狀態(tài)函數(shù)8第8頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一▲熵與微觀粒子狀態(tài)數(shù)關(guān)系S=klnΩS---熵Ω---微觀狀態(tài)數(shù)（熱力學(xué)概率或稱混亂度）k---Boltzman常量玻耳茲曼(BoltzmannL,1844-1906)奧地利物理學(xué)家.微觀狀態(tài)總數(shù)宏觀性質(zhì)1878年，L.Boltzman提出9第9頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一Ω越大，S就越大，表明熵是系統(tǒng)混亂度的量度在隔離系統(tǒng)中發(fā)生的自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)必伴隨著熵的增加，或隔離系統(tǒng)的熵總是趨向于極大值－自發(fā)過程的熱力學(xué)準(zhǔn)則。熵增加原理（熱力學(xué)第二定律）：即：

ΔS隔離＞0，自發(fā)進(jìn)行ΔS隔離＝0，平衡狀態(tài)隔離系統(tǒng)的熵判據(jù)結(jié)論：10第10頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一純物質(zhì)完整有序晶體在0K時(shí)的熵值為零，S0(完整晶體，0K)=0(2)熱力學(xué)第三定律和標(biāo)準(zhǔn)熵(thethirdlawofthermodynamics&standardentropy)1906年，［德］W.H.Nernst提出，經(jīng)［德］MaxPlanch和［美］G.N.Lewis等改進(jìn)，提出了熱力學(xué)第三定律：▲

熱力學(xué)第三定律:0K稍大于0K11第11頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一▲標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵(sm?)△S=ST-S0=ST（ST---絕對(duì)熵或規(guī)定熵）若純物質(zhì)完整有序晶體溫度發(fā)生變化，0KTK，則注意：在某溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，1mol某純物質(zhì)B的絕對(duì)熵稱為B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵.其符號(hào)為sm?（B，相態(tài)，T）單位為：J·mol-1·K-112第12頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一●同一物質(zhì)、同一狀態(tài)，溫度越高，就越大?！裣鄬?duì)分子質(zhì)量相近，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，大●結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量不同的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大●混合物或溶液的熵值往往比相應(yīng)的純物質(zhì)的熵值大。即:S混合物＞S純物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的一些規(guī)律：●同一物質(zhì)，298.15K時(shí)13第13頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一▲

化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變(rSm?)的計(jì)算:(3)化學(xué)反應(yīng)熵變(theentropychangesofchemicalreaction)rS＝S2－S1Example1求反應(yīng)aA(l)+bB(aq)=gG(s)+dD(g)的rSm?注意：Sm?隨溫度↗而↗，但只要溫度升高時(shí)，沒有引起物質(zhì)聚集態(tài)的改變，則rSm?(TK)≈rSm?(298K)298.15K時(shí)：服從Hess定律解：rSm?

=

gSm?

(G,s)+dSm?

(D,g)

-aSm?(A,l)-bSm?(B,aq)14第14頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.1化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變2.1.1基本概念(1)自發(fā)變化(spontaneousprocess)：課前復(fù)習(xí)和小結(jié)(2)熵和熵變(entropyandentropychanges)●熱力學(xué)第二定律：即：

●熱力學(xué)第三定律：S0

(完整晶體，0K)=0

●標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵:ΔS隔離＞0，自發(fā)進(jìn)行ΔS隔離＝0，平衡狀態(tài)隔離系統(tǒng)的熵判據(jù)15第15頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一●化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算

注意：(TK)≈

(298K)16第16頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一

2.1.2反應(yīng)的吉布斯函數(shù)及其吉布斯函數(shù)變

(GibbsFunctionandGibbsFunctionChangesofChemicalReaction)G優(yōu)點(diǎn)：綜合了兩種反應(yīng)自發(fā)性驅(qū)動(dòng)力1.Gibbs函數(shù)定義：G—Gibbs函數(shù)(也稱吉布斯自由能—Gibbs

freeenergy)體系總焓中所具有的作最大有用功能力的那部分能量，這部分能量能自由地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，故稱“自由能”，它是推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行的推動(dòng)力。G函數(shù)特征：狀態(tài)函數(shù)，單位:kJ.mol-1

吉布斯(GibbsJW,1839-1903)偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)教授.G=H-TSG含義：17第17頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.Gibbs等溫方程—化學(xué)上最有用、最重要的方程之一

等溫等壓條件下：△G=△H-T△S(Gibbs公式)任意狀態(tài)下：△rGm=△rHm-T△rSm(Gibbs公式)標(biāo)態(tài)下：

△rGm?

=△rHm?

-T△rSm?

(Gibbs公式)△rGm-反應(yīng)的Gibbs摩爾函數(shù)變△rGm?-反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs摩爾函數(shù)變①△rGm和△rGm?均服從Hess定律②溫度對(duì)△rGm或

△rGm?

影響很大18第18頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一ΔG服從蓋斯(Hess)定律，即：1)若某個(gè)總反應(yīng)由n個(gè)分反應(yīng)加和而成，則

ΔG總=ΔG1+ΔG2+······+ΔGn=ΔGi

2)ΔG與物質(zhì)的數(shù)量成正比，并具有加和性

如：反應(yīng)aA+bB=mC+nD的吉布斯函數(shù)變?yōu)棣1，

則反應(yīng)2aA+2bB=2mC+2nD的吉布斯函數(shù)變?chǔ)2=2ΔG1

3)正反應(yīng)的ΔG正與逆反應(yīng)的ΔG逆符號(hào)相反，即ΔG正=-ΔG逆注意：溫度對(duì)ΔG的影響較大(ΔG=ΔH–T·ΔS)

ΔG(TK)≈ΔG(298K)19第19頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一在定溫定壓下，任何自發(fā)變化總是體系的Gibbs函數(shù)減小.△G<0

反應(yīng)是自發(fā)的，能正向進(jìn)行△G>0反應(yīng)是非自發(fā)的，能逆向進(jìn)行△G=0反應(yīng)處于平衡狀態(tài)●△G受溫度影響的幾種情況3.

自發(fā)性判據(jù)--Gibbs判據(jù)：△G=△H-T·△S20第20頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一恒壓下溫度對(duì)G及反應(yīng)自發(fā)性的影響類別類型G正反應(yīng)自發(fā)性隨溫度變化情況HS低溫高溫Ⅰ-+--任意溫度均自發(fā)Ⅱ---+只有低溫下自發(fā)Ⅲ+++-只有高溫下自發(fā)Ⅳ+-++任意溫度均不自發(fā)T轉(zhuǎn)21第21頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一例：某反應(yīng)在298K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不能自發(fā)進(jìn)行，但經(jīng)升溫至某一溫度，該反應(yīng)卻能自發(fā)進(jìn)行。從定性角度分析，應(yīng)符合的條件是--------------------------------()A．?rHm?>0，?rSm?<0B．?rHm?<0，?rSm?>0C．?rHm?>0?rSm?>0D．?rHm?<0，?rSm?<0C22第22頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一如果忽略溫度、壓力對(duì)DrHm，D

rSm的影響，則

DrGm(TK)≈D

rHm(298K)-T

·DrSm

(298K)DrGm=D

rHm-T

·DrSm4.反應(yīng)方向轉(zhuǎn)變溫度的估算：當(dāng)DrGm(TK)

=0時(shí)據(jù)Gibbs公式：若反應(yīng)在標(biāo)態(tài)下進(jìn)行，則當(dāng)DrGm?(TK)

=0時(shí)23第23頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)D標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，下一反應(yīng)在何溫度下可自發(fā)進(jìn)行？Solution所以上述反應(yīng)在T≥1110K時(shí)即可自發(fā)進(jìn)行Example2①根據(jù)Hess定律，由ΔfHm?求出ΔrHm?=

178.32kJ·mol-1由Sm?求出ΔrSm?

=160.6J·mol-1·K-1②24第24頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一5.ΔrGm(簡寫ΔG)與ΔrGm?

(簡寫ΔG?

)的關(guān)系對(duì)于任意反應(yīng)：令反應(yīng)商Q為：對(duì)氣相物質(zhì)而言

稱為各物質(zhì)的相對(duì)分壓

對(duì)溶液相物質(zhì)而言

稱為各物質(zhì)的相對(duì)濃度

第25頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一由化學(xué)熱力學(xué)的推導(dǎo)可得---熱力學(xué)等溫方程：

ΔG(T)=ΔG?(T)+RTlnΔrGm(T)=ΔrGm?

(T)+RTlnQ或ΔG(T)=ΔG?(T)+RTlnQΔG(T)=ΔG?(T)+RTln26第26頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一注意：反應(yīng)商Q的表達(dá)式的書寫應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：1)若反應(yīng)式中的物質(zhì)為(l)或(s)態(tài)，則該物質(zhì)不出現(xiàn)在表達(dá)式中；2)

同一個(gè)反應(yīng)式中既有氣相物質(zhì)，又有溶液態(tài)物質(zhì)，則Q的表達(dá)式中氣相物質(zhì)用相對(duì)分壓表示，溶液態(tài)物質(zhì)用相對(duì)濃度表示；3)混合氣體分壓的計(jì)算—道爾頓分壓定律:

p總=∑pipi—各組分氣體分壓力(各具有相同V總、T

)p總=p1+p2+p3p1p2p3V總V總V總V總27第27頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一pi=

p總xi

V總=∑ViVi—各組分氣體分體積(各Vi具有相同p總、T

)由理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT可得：=V1+V2+V3V1V2V3P總P總P總

V總摩爾分?jǐn)?shù)xi=ni/n總同理有：Vi=

V總xi28第28頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一6.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)(thestandardfreeenergyofmolarformation)

在溫度TK下，由參考狀態(tài)(或指定)的單質(zhì)生成1mol物質(zhì)B的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)，用

表示，單位：kJ·mol-1即：反應(yīng)“mA(單質(zhì))+nB(單質(zhì))=AmBn(化合物)”與ΔfHm?

定義很相似!

的ΔrGm?=ΔfGm?(AmBn,T,相態(tài))第29頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一請(qǐng)寫出對(duì)應(yīng)于如下化合物ΔfGm?(或ΔfHm?

)的反應(yīng)式：

H2O(l)P2O5(s)Fe2O3(s)C2H6(g)H2SO4(l)

KClO4(s)

H2(g)+1/2O2(g)=

2Fe(s)+3/2O2(g)=

2P(s)+5/2O2(g)=

2C(s)+3H2(g)=

S(s)+H2(g)+2O2(g)=

K(s)+1/2Cl2(g)+2O2(g)=第30頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一與標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓相似：31第31頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一7.反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變(ΔG?)的計(jì)算如果T≠298.15Ka.任意溫度下：b.298.15K時(shí)：由

用Hess定律計(jì)算Example2P57-58例2.3、2.432第32頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.2化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度和化學(xué)平衡

(ExtentofChemicalReactionandChemical

equilibrium)△G<0正向自發(fā)△G>0正向非自發(fā)△G=0平衡狀態(tài)反應(yīng)自發(fā)性判據(jù)--Gibbs判據(jù)

注意：不能用△Gθ判斷反應(yīng)的自發(fā)性33第33頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.2.1平衡狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(equilibriumstate&standardequilibriumconstant)

判據(jù):△G=0平衡狀態(tài)---熱力學(xué)標(biāo)志1.反應(yīng)限度的判據(jù)與化學(xué)平衡平衡狀態(tài)特點(diǎn)：a：動(dòng)---ν正=ν

逆即動(dòng)態(tài)平衡(微觀)b：定---反應(yīng)物或生成物的濃度、壓力不隨時(shí)間而改變(宏觀)c：變---相對(duì)平衡e:平衡組成與達(dá)到平衡的途徑無關(guān)d:平衡是自發(fā)的第34頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)任意可逆反應(yīng)：aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g){peq(A)}–a{peq(B)}–b{peq(C)}c{peq(D)}d{peq(C)}c{peq(D)}d

{peq(A)}a{peq(B)}b={ceq(A)}–a{ceq(B)}–b{ceq(C)}c{ceq(D)}d{ceq(C)}c{ceq(D)}d

{ceq(A)}a{ceq(B)}b==Π{peq(B)}B=Π{ceq(B)}B=Kp=Kc∵一般情況下，a+b≠c+d,導(dǎo)致Kc或Kp有量綱35第35頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(K?)

(standardequilibriumconstant)

對(duì)于任意反應(yīng)

定義：K?

=Π{ceq(B)/cθ}B或③當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)選定后，K?只是溫度的函數(shù)。K?特點(diǎn)特點(diǎn)：①無量綱②數(shù)值取決于反應(yīng)的本性、溫度及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇=Π{[B]/cθ}B=Π{peq(B)/pθ}BK?B=Π[pBeq/pθ]簡寫方式第36頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一K?

值越大，平衡混合物中生成物越多而反應(yīng)物越少，反之亦然.●對(duì)于氣相反應(yīng)●對(duì)于溶液中的反應(yīng)Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)?Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)第37頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一①直接根據(jù)配平的化學(xué)方程式寫出，但純液體、固態(tài)物質(zhì)或稀溶液的溶劑(如水)不在K?式中列出；書寫K?的表達(dá)式應(yīng)注意的事項(xiàng)：②K?的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量式的寫法有關(guān)；K1?

K2?=(K1?)n③K?不隨p、c及組成而變，只與溫度T有關(guān)。38第38頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一恒溫恒容下，2GeO(g)+W2O6(g)2

GeWO4(g)

若反應(yīng)開始時(shí)，GeO和W2O6

的分壓均為100.0kPa，平衡時(shí)

GeWO4(g)的分壓為98.0kPa.求平衡時(shí)GeO和W2O6的分壓以及反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù).標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定Example3

2GeO(g)+W2O6(g)

2

GeWO4(g)開始pB/kPa100.0100.00變化pB/kPa-98.098.0平衡pB/kPa100.0-98.0100.098.0

p(GeO)=100.0kPa-98.0kPa=2.0kPa

p(W2O6)=100.0kPa-kPa=51.0kPaSolution第39頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一你能寫出如下幾個(gè)反應(yīng)的K?表達(dá)式嗎？1.CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g)2.MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)?Mn2+(aq)+Cl2(g)

+2H2O(l)3.3Fe(s)+4H2O(l)?Fe3O4(s)+4H2(g)4.AgBr(s)?Ag(s)+Br2(l)12Question1第40頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一▲▲▲Question2你能弄清、、之間的關(guān)系嗎？第41頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)：ΔrGm(T)=ΔrGm?

(T)+RTlnQ3.K?與ΔrGm?的關(guān)系：平衡時(shí)：ΔrGm(T)=0，Q=K?于是：0=ΔrGm?

(T)+RTlnK?lnK?=-ΔrGm?

(T)RT意義：可直接從標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)理論計(jì)算K?而不用從實(shí)驗(yàn)測(cè)定K?42第42頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一4.多重平衡規(guī)則：①若反應(yīng)4=反應(yīng)1+反應(yīng)2+反應(yīng)3，則②若反應(yīng)4=反應(yīng)1+反應(yīng)2-反應(yīng)3，則③若反應(yīng)3=n反應(yīng)1-m反應(yīng)2，則K4

=K1?·K2?

·K3?

K4?

=(K1?

·K2?

)/K3?K3?

=(K1?)n·/(K2?

)m

43第43頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一Example4已知25℃時(shí)反應(yīng)（1）2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的=0.45（2）I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的=0.051計(jì)算反應(yīng)（3）2ClBr(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的

Solution∵反應(yīng)（1）+反應(yīng)（2）=反應(yīng)(3)∴44第44頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一5.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用a.判斷反應(yīng)的進(jìn)行程度K?

愈大，反應(yīng)愈完全;K?

愈小，反應(yīng)愈不完全。若10-3<K?

<103,反應(yīng)物部分地轉(zhuǎn)化為生成物b.預(yù)測(cè)反應(yīng)的進(jìn)行方向aA(g)+bB(aq)+cC(s)?xX(g)+yY(aq)+zZ(l)判斷：Q

<K?

反應(yīng)正向進(jìn)行;

Q>K?

反應(yīng)逆向進(jìn)行

Q=K?

體系處于平衡狀態(tài)45第45頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.2.2化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算1.從求K?

：或解題思路：①由Hess定律求出和；參見教材P63例2.546第46頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一

反應(yīng)CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在恒溫恒容條件下進(jìn)行，已知373K時(shí)Kq=1.5108.反應(yīng)開始時(shí)，c0(CO)=0.0350mol·L-1,c0(Cl2)=0.0270mol·L-1,

c0(COCl2)=0.計(jì)算373K時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各物種的分壓和CO的平衡轉(zhuǎn)化率.2.計(jì)算平衡時(shí)各物種的組成

Example5Solution1o設(shè)容器體積為1L，則根據(jù)PV=nRT可得:初始PCO=0.0350×8.314×373=108.5(kPa)初始PCl2=0.0270×8.314×373=83.7(kPa)47第47頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)平衡時(shí)Cl2的分壓為xkPa，依題意，有：

CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)開始cB/(mol·L-1)0.03500.02700開始pB/kPa108.583.70變化pB/kPa-(83.7-x)-(83.7-x)(83.7-x)平衡pB/kPa108.5-(83.7-x)x(83.7-x)=24.8+x48第48頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一因?yàn)镵?很大,x很小,所以83.7-x≈83.7,24.8+x≈24.8平衡時(shí):

p(CO)=24.8kPap(Cl2)=2.310-6kPa

p(COCl2)=83.7kPa2o某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α=第49頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一3.反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)方向(ΔG)及限度K?的影響

對(duì)于反應(yīng)：aA+bB=cC+dD

可見，p、c、T等對(duì)ΔrGm是有影響的。

平衡時(shí)ΔrGm=0，Q=Kθ，∴可見，T對(duì)Kθ也是有影響的。

第50頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)

(shiftingofthechemicalequilibriumposition)化學(xué)平衡的移動(dòng):當(dāng)外界條件改變時(shí),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。51第51頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一如果改變平衡系統(tǒng)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(dòng).

LeChatelier原理適用于處于平衡狀態(tài)的體系(含相平衡體系)。1848年，法國科學(xué)家LeChatelier提出：化學(xué)平衡移動(dòng)原理---LeChatelier

原理勒夏特列(LeChatelierH,1850-1936)法國無機(jī)化學(xué)家巴黎大學(xué)教授.第52頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一1.濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響當(dāng)c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小時(shí),Q<K?，

平衡向正向移動(dòng)；(ΔrGm(T)<0)

當(dāng)c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大時(shí),Q>K?，

平衡向逆向移動(dòng)。(ΔrGm(T)>0)

因ΔrGm(T)=ΔrGm?(T)+RTlnQ平衡時(shí)ΔrGm(T)=0，Q=K?于是ΔrGm?(T)=-RTlnK?ΔrGm(T)=-RTlnK?+RTlnQ=RTln(Q/K?)第53頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響如果保持T、V不變：p反應(yīng)物↗或p生應(yīng)物↘，則Q↘，Q<K?

，平衡正移.●部分物種分壓的變化p反應(yīng)物↘或p生應(yīng)物↗

，則Q↗，Q＞K?

，平衡逆移.54第54頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一●體積改變引起壓力的變化恒溫下壓縮為原體積的1/x(x>1)時(shí)對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)

aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)平衡時(shí)若：xΣB>1，Q>K?，平衡向逆向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng).55第55頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一若：ΣB=0，x

ΣB=1，Q=K?

，平衡不移動(dòng).▲在惰性氣體存在下達(dá)到平衡后,再恒溫壓縮,ΣB≠0，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng),ΣB=0，平衡不移動(dòng).▲對(duì)恒溫恒容下已達(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(dòng).▲對(duì)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Σ

B≠0，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng).●惰性氣體的影響若：ΣB<0，x

ΣB<1，Q<K?

，平衡向正向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng).第56頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一3.溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響稱為范特霍夫等壓方程第57頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一在溫度變化范圍不大時(shí)lnKq(T)與1/T呈直線關(guān)系兩式相減得：結(jié)論：對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度升高，K?增大(正向移動(dòng))；對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，K?減小(逆向移動(dòng))。當(dāng)溫度為T1時(shí)當(dāng)溫度為T2時(shí)范特霍夫等壓方程第58頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一請(qǐng)?zhí)貏e注意！●催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)催化劑使正、逆反應(yīng)的活化能減小相同的量，同等倍數(shù)增大正、逆反應(yīng)速率系數(shù)，但不能改變標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，也不改變反應(yīng)商.催化劑只能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，不能改變平衡組成.59第59頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一Example625℃時(shí),反應(yīng)Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的K?=3.2.

●當(dāng)c(Ag+)=1.00×10-2mol·L-1,c(Fe2+)=0.100mol·L-1,c(Fe3+)=1.00×10-3

mol·L-1時(shí)反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行?●平衡時(shí),Ag+,Fe2+,Fe3+的濃度各為多少?●Ag+的轉(zhuǎn)化率為多少?●如果保持Ag+,Fe3+的初始濃度不變,使c(Fe2+)增大至0.300mol·L-1,求Ag+的轉(zhuǎn)化率.60第60頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一●先計(jì)算反應(yīng)商，判斷反應(yīng)方向結(jié)果：Q

<Kq,反應(yīng)正向進(jìn)行Solution

Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)開始cB/(mol·L-1)0.1001.00×10-21.00×10-3變化cB/(mol·L-1)-x-xx平衡cB/(mol·L-1)0.100-x1.00×10-2-x1.00×10-3+x●計(jì)算平衡時(shí)各物種的組成61第61頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一解之，x=0.0016

(mol·L-1)

平衡時(shí)：c(Ag+)=1.00×10-2-0.0016=0.0084(mol·L-1)

；

c(Fe2+)=0.100-0.0016=0.0984(mol·L-1)；c(Fe3+)=1.00×10-3

+0.0016=0.0026(mol·L-1)。62第62頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一●求Ag+的轉(zhuǎn)化率

●設(shè)達(dá)到新的平衡時(shí)Ag+的轉(zhuǎn)化率為α2

Fe2+(aq)+Ag+(aq)

Fe3+(aq)+Ag(s)轉(zhuǎn)化的量-0.01α2-0.01α2

0.01α2ceqB/(mol·L-1)0.300-0.01α2

0.01(1-α2)0.001+0.01α263第63頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一64第64頁，共76頁，2023年，2月20日，星期一某容器中充有N2O4(g)

和NO2(g)混合物，n(N2O4):n(NO2)=10﹕1.

在308K，0.100MPa條件下，發(fā)生反應(yīng)：

N2O4(g)2NO2(g)；K?

(308K)=0.315●計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓●使該反應(yīng)系統(tǒng)體積減小到原來的1/2，反應(yīng)在308K，0.200Mpa