可逆反應和化學平衡

可逆反應和化學平衡第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月§4.化學平衡的移動§2.平衡常數(shù)§1.可逆反應和化學平衡

§3.化學反應等溫式化學平衡第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月00.01000.010007.60

020000.003970.003970.01211.20

2.04

48500.002130.002130.01570.3453.43

反應開始：c(H2),c(I2)較大,c(HI)=0,υ正較大,υ逆為0；

反應進行：c(H2),c(I2)減小,υ正減小,c(HI)增大,υ逆增大；

某一時刻：υ正=υ逆，體系組成不變，達到平衡狀態(tài)。大多數(shù)化學反應都是可逆的。例如：t/s圖片§1.可逆反應和化學平衡第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月0.020.01第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月特征：（1）體系的組成不再隨時間而變。(標志)（2）是動態(tài)平衡。υ+

=υ-≠0(條件、前提)（3）平衡組成與達到平衡的途徑無關。（4）可逆反應的最大限度。（5）是暫時的、有條件的相對平衡。正反應和逆反應速率相等時，反應物和生成物濃度不再隨時間而改變的狀態(tài)?；瘜W平衡第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.1經(jīng)驗平衡常數(shù)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)無論體系中各物質的起始濃度如何改變，達平衡時總是相同，為一常數(shù)2HI(g)H2(g)+I2(g)698.1K1473K§2平衡常數(shù)第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月對任何可逆反應，在一定溫度下達平衡時，生成物濃度以反應式中計量系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應物濃度以反應式中計量系數(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aA+bBgG+hH一定溫度下達平衡時K—經(jīng)驗平衡常數(shù)，通常有單位(mol·l-1)△vKc—濃度平衡常數(shù)對氣相反應aA+bBgG+hHKp——壓力平衡常數(shù)，單位(Pa)△vKp與Kc的關系？Kp=Kc(RT)△v△v=(g+h)-(a+b)如何導出上述關系？第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月對于溶液中的反應：對于氣相反應：Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)§2.2標準平衡常數(shù)第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月對于一般的化學反應：

是溫度的函數(shù)，與濃度、分壓無關。標準平衡常數(shù)表達式必須與化學反應計量式相對應。若某組分以氣態(tài)存在則以相對分壓表示；若某組分以溶質存在則以相對濃度表示；若反應中有純固體、純液體參加，則認為xi=1，不寫入稀溶液中溶劑視為純液體，不寫入。第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月22HI(g)

(g)I21(g)H21+()1/22HI(g)(g)I(g)H22+=()-1]

/)I(][

/)H([]

/)HI([222pppppp=第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡常數(shù)的意義和特征：的大小表明可逆反應在一定條件下的反應限度；其它條件相同時，越大則正向進行的程度大；大小不能預示反應達到平衡的時間，SO2(g)+O2(g)SO3(g)K=3.6×1024與濃度無關，只是溫度的函數(shù)；可以證明對基元反應（如何導出？）當溫度升高時，k正、k逆都增大，但倍數(shù)不同（？）對△H＜0的反應，Ea,正＜Ea,逆，當溫度升高時，k逆的增加倍數(shù)大，使K減小。對△H＞0的反應？第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：已知25℃時反應解：反應①+②得：=·=0.45×0.051=0.023③2BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的。②I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的=0.051計算反應①2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的=0.452BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月多重平衡原理（規(guī)則）：

若某反應方程式可表示為幾個反應式相加（減），則該反應的平衡常數(shù)等于幾個反應平衡常數(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+CO22COK1CO+Cl2COCl2K22COCl2C+CO2+2Cl2K3§2.3多重平衡原理第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1.判斷反應的程度3.計算平衡的組成2.預測反應的方向2.4標準平衡常數(shù)的應用第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月K

愈小，反應進行得愈不完全；K

愈大，反應進行得愈完全；K

不太大也不太小(如10-3<K

<103),反應物部分地轉化為生成物。平衡轉化率：1.判斷反應的程度第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月對于反應aA(aq)+bB(aq)gG(aq)+hH(aq)在某時刻的反應商：反應商：當Q=時，反應達到平衡狀態(tài)；當Q＜時，反應正向進行；當Q＞時，反應逆向進行。KKK2.預測反應的方向第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月解:(1)pV=nRT因為T、V不變，p∝nBp0(CO)=(0.0350×8.314×373)kPa=108.5kPap0(Cl2)=(0.0270×8.314×373)kPa=83.7kPa

例題：已知反應CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在恒溫恒容條件下進行,373K時K=1.5108。反應開始時c0(CO)=0.0350mol·L-1，c0(Cl2)=0.0270mol·L-1，

c0(COCl2)=0。計算373K反應達到平衡時各物種的分壓和CO的平衡轉化率。3.計算平衡的組成第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月開始cB/(mol·L-1)0.03500.02700開始pB/kPa108.583.70假設Cl2全部轉化108.5-83.7083.7又設COCl2轉化x

x

x-x平衡pB/kPa24.8+x

x83.7-x

CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡時:p(CO)=24.8kPa，p(Cl2)=2.310-6kPa

p(COCl2)=83.7kPa假設83.7-x≈83.7，24.8+x≈24.8因為K

很大，x很小，第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月[練習]在容積為5.00L的容器中裝有等物質的量PCl3(g)和Cl2(g)，在523K下，下列反應達平衡時p(PCl5)=p,K=0.57PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)求:(1)開始裝入的PCl3和Cl2的n(2)PCl3的平衡轉化率.解:(1)設PCl3，Cl2的始態(tài)分壓為xPCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)起始/Paxx0平衡/Pax-px-pp第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月x=2.32×105(Pa)n(PCl3)=n(Cl2)(2)

轉化率第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月恒溫恒壓時：將上式代入前式得：反應達到平衡時，QRT（T）ln+=（T）(T)=0，Q=RTln=-（T）(T)QRT（T）ln+=-RTln（T）=RTQln2.303RTlg=-（T）(T)=（T）+2.303RTlgQ-2.303RTlg§3化學反應等溫式第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Gibbs函數(shù)變判據(jù)與反應商判據(jù)：判斷反應方向。必須用mrGD

經(jīng)驗判據(jù)：反應多半正向進行

＜-40kJ·mol-1反應多半逆向進行

＞40kJ·mol-1-40kJ·mol-1＜＜40kJ·mol-1反應正向進行

0

<<KQ反應處于平衡

0

==KQ反應逆向進行

0

>>KQQRT（T）ln+=（T）（T）=RTQln第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月、和的關系(1)由可計算(2)是標準狀態(tài)下反應方向的判據(jù)；(3)非標態(tài)時反應方向由判斷；(4)在標準狀態(tài)下，Q=1,==（T）+2.303RTlgQ-2.303RTlg第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1濃度對化學平衡的影響4.5兩個需要說明的問題4.4LeChatelier原理4.3溫度對化學平衡的影響4.2壓力對化學平衡的影響§4化學平衡的移動第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

化學平衡的移動：當外界條件改變時，化學反應從一種平衡狀態(tài)轉變到另一種平衡狀態(tài)的過程。對于溶液中的化學反應，平衡時，Q=K

當c(反應物)增大或c(生成物)減小時,當c(反應物)減小或c(生成物)增大時,Q<K

平衡向正向移動。Q>K

平衡向逆向移動。濃度對平衡的影響:BACK§4.1濃度對化學平衡的影響第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月如果保持溫度、體積不變，增大反應物的分壓或減小生成物的分壓，使Q減小，導致Q<K

，平衡向正向移動。反之，減小反應物的分壓或增大生成物的分壓，使Q增大，導致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，壓強對平衡的影響不大；

對有氣體參加且反應前后氣體的物質的量有變化的反應。壓強的變化將對平衡產(chǎn)生影響?！?.2壓力對化學平衡的影響第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.體積改變引起壓力的變化對于有氣體參與的化學反應

aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)nxQBS=第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月對于氣體分子數(shù)增加的反應，ΣB>0，x

ΣB>1，Q>K

，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，ΣB<0，x

ΣB<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。對于反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，ΣB=0，x

ΣB=1，Q=K

，平衡不移動。nxQBS=第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△v≠0TK下反應達平衡時當平衡向正反應方向移動，即向氣體分子數(shù)減小的方向移動。CO(g)+H2O(g)H2(g)

+CO2(g)?結論第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月結論：等溫時，增加總壓強各物質的分壓增加時，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動；反之，減小總壓強各物質的分壓減小時，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動；第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月①在惰性氣體存在下達到平衡后，再恒溫壓縮,ΣB≠0，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動,Σ

B=0，平衡不移動。③對恒溫恒壓下已達到平衡的反應，引入惰性氣體，總壓不變，體積增大，反應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。②對恒溫恒容下已達到平衡的反應，引入惰性氣體，反應物和生成物pB不變，Q=K，平衡不移動。3.惰性氣體的影響B(tài)ACK第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

K

(T)是溫度的函數(shù)。溫度變化引起K

(T)的變化，導致化學平衡的移動。對于放熱反應，<0，溫度升高，K減小，Q>K

，平衡向逆向移動。對于吸熱反應，>0，溫度升高，K

增大，Q<K

，平衡向正向移動?？傊邷囟?，平衡向吸熱方向移動?！?.3溫度對化學平衡的影響第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月在溫度變化范圍不大時：=-T(T)(T)(T)由RTln=-（T）(T)和得：RTln-(T)=-T呈直線關系與T(T)K/1lnRRTKln+-=(T)(298K)(298K)RRTKln+-=(T)(T)(T)第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月當溫度為T1時：當溫度為T2時：兩式相減得：+-RRT1=Kln1(298K)(298K)-RRT2+=Kln2(298K)(298K)由此式可見,對于吸熱反應,溫度升高,增大；對于放熱反應,溫度升高,

減小。BACK第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。

LeChatelier