第三章化學(xué)反應(yīng)平衡

第三章化學(xué)反應(yīng)平衡第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三二、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2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三平衡態(tài)的特點：

*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)的濃度不再隨時間變化；

*化學(xué)平衡是相對的、有條件的動態(tài)平衡。第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三第二節(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4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，生成物的相對平衡分壓（或濃度）以反應(yīng)方程式的計量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積，與反應(yīng)物的相對平衡分壓（或濃度）以反應(yīng)式中的計量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積之比是一常數(shù)。對于溶液中的反應(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5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的特點：

*標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個無量綱量；

*與溫度有關(guān)，與濃度或分壓無關(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6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三書寫和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項：

*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7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定與計算一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定利用實驗測定出化學(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)式即可計算出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三二、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計算（二）利用多重平衡規(guī)則計算標(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9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用一、計算平衡組成標(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10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三二、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，則平衡時產(chǎn)物的濃度或分壓比反應(yīng)物的濃度或分壓大得多，說明反應(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11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三三、預(yù)測化學(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12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)化學(xué)平衡的移動

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)變的過程，叫做化學(xué)平衡的移動。

化學(xué)平衡的正向移動和化學(xué)平衡的逆向移動。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三

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；

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。一、濃度對化學(xué)平衡的影響

當(dāng)改變系統(tǒng)中任一物質(zhì)的濃度時，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。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三濃度對化學(xué)平衡的影響濃度變化KJ平衡移動方向增大反應(yīng)物濃度不變減小正向移動減小生成物濃度不變減小正向移動減小反應(yīng)物濃度不變增大逆向移動增大生成物濃度不變增大逆向移動

K

>J

K

>J

K

<J

K

<J第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三二、壓力和惰性氣體對化學(xué)平衡的影響壓力改變對固體和液體反應(yīng)的平衡體系幾乎沒有影響。對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。第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三（一）壓力對化學(xué)平衡的影響對于任意氣體反應(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的N（N>1）倍，B的分壓由[pB]增大到N[pB]，此時，可逆反應(yīng)的反應(yīng)商為：

J=N∑B

K∑B=(g+h)-(a+d)第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三

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，化學(xué)平衡不會發(fā)生移動；

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，化學(xué)平衡將逆向移動（即向氣體分子數(shù)減少的方向移動）；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，化學(xué)平衡將正向移動（即向氣體分子數(shù)減少的方向移動）；第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三對于任意氣體反應(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的1/N（N>1），B的分壓由[pB]減小到[pB]/N，此時，可逆反應(yīng)的反應(yīng)商為：

J=N-∑B

K∑B=(g+h)-(a+d)第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三若∑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，化學(xué)平衡不會發(fā)生移動；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，化學(xué)平衡將正向移動（即向氣體分子數(shù)增加的方向移動）；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，化學(xué)平衡將逆向移動（即向氣體分子數(shù)增加的方向移動）；第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三壓力對化學(xué)平衡的影響壓力變化K與J化學(xué)平衡的移動∑B=0增大壓力減小壓力K=

J化學(xué)平衡不會發(fā)生移動∑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；減小壓力，平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三（二）惰性氣體對化學(xué)平衡的影響

*當(dāng)T和P總不變時，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)平衡不會發(fā)生移動；若∑B≠0，則化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動。*當(dāng)T和V不變時，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。第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三三、溫度對化學(xué)平衡的影響

當(dāng)改變系統(tǒng)的溫度時，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。

△rHm(T2-T1)lg(K2/K1)=2.303RT2T1△rHm>0，吸熱反應(yīng)△rHm<0，放熱反應(yīng)第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三對于吸熱反應(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平衡移動方向T2>T1K