無(wú)機(jī)化學(xué)-反應(yīng)速率和和化學(xué)平衡

定向爆破

火箭發(fā)射不同的化學(xué)反應(yīng)快慢是不一樣的。怎么樣來(lái)比較和描述不同反應(yīng)的快慢呢？化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的一個(gè)物理量。第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念及表示方法。了解有效碰撞理論，了解過(guò)渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概念及其意義。掌握濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，掌握化學(xué)平衡和平衡常數(shù)的概念。掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及平衡的有關(guān)計(jì)算。掌握濃度、壓力、溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響；了解從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面來(lái)選擇合理的生產(chǎn)條件。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)的方向性；反應(yīng)所需時(shí)間——反應(yīng)的速率；反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率——化學(xué)平衡問(wèn)題；化學(xué)反應(yīng)研究的重要問(wèn)題：引言：

各種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度不同，酸，堿中和的反應(yīng)，溶液中某些離子反應(yīng)瞬間即可完成。在實(shí)際生產(chǎn)中，若把氫和氧放在一起幾乎不發(fā)生反應(yīng)，但升溫至于1073K，該反應(yīng)以爆炸的方式瞬間完成，如選用催化劑，則在常溫，常壓下氫、氧也能以較快地速度化合為水，因此在化工生產(chǎn)中一個(gè)反應(yīng)其進(jìn)行的速度是重要的，它直接關(guān)系到產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的高低。2-1-1反應(yīng)速率的表示方法

定義：衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度的物理量。表示方法：任一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率都可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。例如:對(duì)于化學(xué)反應(yīng)：A+B→C+D，其反應(yīng)速率為？v=△c(C)/△t，或v=-△c(A)/△tv==+

△c(X)/△t：濃度單位通常用mol·L-1，時(shí)間單位常用s、min、h等

注：+：用產(chǎn)物增加來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。

--：用反應(yīng)物減少來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。單位：mol·L-1·S-1或mol·L-1·min-1表達(dá)式：

例:在某一定條件下,與一恒容容器中氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)而合成氨,各物質(zhì)的濃度變化如下:N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)開(kāi)始濃度/(mol·L-1)：1.03.00第二秒末濃度/(mol·L-1)0.82.40.4計(jì)算反應(yīng)開(kāi)始后2秒中內(nèi)的平均速度。解：VN2=-（0.8-1.0）/2=0.10mol·L-1·S-1VH2=-(2.4-3.0)/2=0.30mol·L-1·S-1VNH3=(0.4-0)/2=0.2mol·L-1·S-12-1-1反應(yīng)速率的表示方法

同一個(gè)反應(yīng)，用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率，數(shù)值是不一樣的，所以應(yīng)注明是由哪種物質(zhì)表示的。

同一反應(yīng)中，各物質(zhì)的速率之比等于他們?cè)诨瘜W(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。如在N2+3H2=

2NH3

中，v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2結(jié)論1①指明反應(yīng)速率所屬物質(zhì)同一反應(yīng)，如用不同物質(zhì)表示，數(shù)值可能不同，但表示的意義相同。②反應(yīng)速率比=方程式系數(shù)比=濃度變化量比③化學(xué)反應(yīng)速率為平均速率且速率取正值④濃度僅指溶液或氣體的，固體、純液體無(wú)濃度可言注意問(wèn)題

1、用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率。例1、反應(yīng)4NH3+5O2===4NO+6H2O在5L的密閉容器中進(jìn)行，30s后，NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol，則此反應(yīng)的平均速率可表示為：A、v(O2)=0.01mol/L·sB、v(NO)=0.008mol/L·sC、v(H2O)=0.003mol/L·sD、v(NH3)=0.002mol/L·s2、比較反應(yīng)速率的大小例2、反應(yīng)A+3B==2C+2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為①VA=0.15mol·L-1·s-1②VB=0.6mol·L-1·s-1

③Vc=0.4mol·L-1·s-1④VD=0.45mol·L-1·s-1

則該反應(yīng)在不同條件下速率快慢順序是④﹥②=③﹥①結(jié)論2：在同一反應(yīng)中，反應(yīng)速率的大小不能單純地看數(shù)值大小。應(yīng)化為同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率再進(jìn)行比較。2-1-2平均反應(yīng)速率與瞬時(shí)速率

平均速率r=︱ΔcB/Δt︱

瞬時(shí)速率r=︱dcB/dt︱圖是某反應(yīng)過(guò)程的變化曲線。在兩個(gè)時(shí)刻之間的濃度變化與時(shí)間變化之比就是在此時(shí)間間隔中的平均速率。在某一時(shí)刻時(shí)曲線上的切線斜率就是該時(shí)刻的瞬時(shí)速率。n/molt/min1230.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2

分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，分子間相互作用的首要條件是它們必須相互接確。由于分子碰撞次數(shù)很多，假如每一次碰撞都有效，那么一切氣體反應(yīng)將在瞬時(shí)完成，實(shí)際上并不是所有碰撞都有效。只有少數(shù)能量較大的分子碰撞后才能起化學(xué)作用，這種分子稱為活化分子。2-3活化能主要論點(diǎn)：(1)反應(yīng)物分子間的相互碰撞是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的先決條件，(2)碰撞中部分能發(fā)生反應(yīng)的分子首先必須具備足夠的能量，以克服分子無(wú)限接近時(shí)電子云之間的斥力，從而使分子中的原子重排，即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種具有足夠能量的分子稱為活化分子。(3)活化分子之間的碰撞還必須在取向適當(dāng)?shù)姆轿簧喜拍馨l(fā)生有效碰撞。2-3-1碰撞理論活化能碰撞理論

（1）碰撞過(guò)輕

（2）碰撞取向不好

（3）活化分子的有效碰撞

HI分子的幾種可能的碰撞模式

2HI——H2+I2活化能：活化分子具有的最低能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化-E平均或：活化分子所具有的平均能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化平均-E平均通常活化能越高，反應(yīng)越慢?；罨艿拇笮Q定于反應(yīng)的本性，是不同化學(xué)反應(yīng)的速率相差懸殊的主要原因。2-3-1碰撞理論活化能活化能的大小由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在40KJ/mol—400KJ/mol之間，活化能小于40KJ/mol的反應(yīng)在瞬間完成；活化能大于400KJ/mol的反應(yīng)，速率非常慢。注：加入催化劑，會(huì)改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，同樣大大增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)加速進(jìn)行。2-3-1碰撞理論活化能普通分子活化能活化分子合理取向有效碰撞新物質(zhì)能量

理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)單碰撞完成的，在反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，必須通過(guò)一種過(guò)渡狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化形成活化配合物的中間狀態(tài)：2-3-2過(guò)渡狀態(tài)理論簡(jiǎn)介活化配合物的能量形成一個(gè)能峰；活化配合物具有的最低能量與反應(yīng)物能量之差稱為活化能?；罨茉酱螅芊逶礁?，反應(yīng)速率越小。2-3-2過(guò)渡狀態(tài)理論簡(jiǎn)介

第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素20因素內(nèi)因:反應(yīng)物的性質(zhì)(主要因素)(不同的反應(yīng)物具有不同的性質(zhì))外因:溫度:溫度高反應(yīng)快濃度:濃度大反應(yīng)快壓強(qiáng):壓強(qiáng)大反應(yīng)快催化劑:明顯加快在其他條件不變的條件下:說(shuō)明：(1)反應(yīng)物是固體,液體時(shí)改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速度無(wú)影響。

(2)催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量不變;不同的反應(yīng)需不同的催化劑;催化劑在一定的溫度范圍內(nèi)活性最大;催化劑遇有害物質(zhì)會(huì)“中毒”。

(3)以上四種因素對(duì)可逆反應(yīng)中的正、逆反應(yīng)速度都會(huì)產(chǎn)生影響。濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度增大→單位體積內(nèi)n總↑→單位體積內(nèi)n活↑→有效碰撞↑壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響壓強(qiáng)增大→濃度增大→單位體積內(nèi)n活↑→有效碰撞↑2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，一步就能完成的反應(yīng)為基元反應(yīng)；分幾步進(jìn)行的反應(yīng)為非基元反應(yīng)。例：HI的氣相合成反應(yīng)H2+I2---2HI只是一個(gè)最終反應(yīng)，它并不是通過(guò)H2分子和I2分子在一次反應(yīng)中相遇，磁撞而實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上它經(jīng)歷了如下步驟：I2—2I2I—I22I+H2—2HI最終方程是這三個(gè)共同作用的結(jié)果.這三個(gè)反應(yīng)稱為基元反應(yīng)2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)的速度方程-----質(zhì)量作用定律

當(dāng)溫度一定時(shí),基元反應(yīng)的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積成正比，這一規(guī)律稱為質(zhì)量作用定律。

對(duì)于一般的基元反應(yīng)：

aA+bB＝cC+dD

其速度方程式為：若為氣體反應(yīng)，其速度方程式也可為：

例如：2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響注意：①質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)。

②多相反應(yīng)中,固態(tài)和純液態(tài)反應(yīng)物濃度不寫(xiě)入速度方程。

C(s)+O2(g)=CO2非基元反應(yīng)的速度方程由實(shí)驗(yàn)決定。K稱為速率常數(shù)，K值大，反應(yīng)速率就大。它主要受溫度影響。例如：2-2-2溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響顯著，溫度升高，一般都使反應(yīng)速度加快。對(duì)多數(shù)反應(yīng)而言，溫度升高10度，反應(yīng)速率大約增加到原來(lái)的2-4倍。教學(xué)內(nèi)容：溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響1989年阿倫尼烏斯(Arrhenius)在總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上指出：k為速度常數(shù)，Ea為活化能，R摩爾氣體常數(shù)，A稱指前因子。(1)

若活化能已知,由可求算某一溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)(如補(bǔ)例1)(2)

可求算一個(gè)反應(yīng)的活化能(如補(bǔ)例2)兩式相減

例1：某反應(yīng)的活化能Ea=1.14×105J·mol-1在600K時(shí)k=0.75L·mol-1·s-1。計(jì)算700K時(shí)的k。解：已知：T2=700K，T1=600K，k1=0.75∴k2=20L·mol-1·s-1k2/k1=20/0.75=26.7

答：700K時(shí)的k為20L·mol-1·s-1。例2：實(shí)驗(yàn)測(cè)得下列反應(yīng)：2NOCl(g)==2NO(g)+Cl2(g)在300K時(shí)，k=2.8×10-5L·mol-1·s-1，400K時(shí)，k=7.0×10-1L·mol-1·s-1。求反應(yīng)的活化能。解：T1=300K，k1=2.8×10-5L·mol-1·s-1，已知T2=400K，k2=7.0×10-1L·mol-1·s-1由∴∴Ea=101kJ/mol2-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響

催化劑的概念：能顯著加快反應(yīng)速率，而本身在反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變的物質(zhì)。正催化：加速反應(yīng)速率；負(fù)催化：減慢反應(yīng)速率

催化劑的特點(diǎn)：

反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變催化劑具有選擇性。2-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響

不同的反應(yīng)常采用不同的催化劑，同樣的反應(yīng)物用不同的催化劑可得到不同的產(chǎn)物。當(dāng)一個(gè)反應(yīng)可能有幾個(gè)平行反應(yīng)時(shí)，使用高選擇性的催化劑來(lái)增大某個(gè)指定反應(yīng)的速度，對(duì)副反應(yīng)加以抑制。催化劑的作用主要是改變了反應(yīng)的歷程，降低了反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速度增大。2-2-4影響反應(yīng)速率的其他因素非均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)，還與反應(yīng)物接觸面的大小和接觸機(jī)會(huì)有關(guān)。教學(xué)內(nèi)容：2-4化學(xué)平衡2-4-1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡1、同時(shí)能向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。2NO（g）+O2（g）→2NO2（g）只能向一個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做不可逆反應(yīng)2KClO32KCl+3O2條件下可逆反應(yīng)2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)2、化學(xué)平衡：當(dāng)V正=V逆，即單位時(shí)間內(nèi)因正反應(yīng)使反應(yīng)物減少的量等于因逆反應(yīng)使反應(yīng)物增加的量。2-4化學(xué)平衡2-4-1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡3、化學(xué)平衡的特點(diǎn)：

（1）與化學(xué)反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

（2）動(dòng)態(tài)平衡（表觀上各物質(zhì)的濃度不變，實(shí)際上，正逆反應(yīng)正在進(jìn)行）

（3）在密閉容器中達(dá)到平衡后，外界條件不變，各種物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化；但若平衡條件改變，原平衡狀態(tài)隨之改變。2、化學(xué)平衡：當(dāng)V正=V逆，即單位時(shí)間內(nèi)因正反應(yīng)使反應(yīng)物減少的量等于因逆反應(yīng)使反應(yīng)物增加的量。從宏觀上，各物質(zhì)的濃度或分壓不再改變，平衡狀態(tài)是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的最大限度?；瘜W(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。其平衡是有條件的，相對(duì)的和可以改變的。38歸納總結(jié)：化學(xué)平衡的特點(diǎn)：逆：可逆反應(yīng)等：V正=V逆動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡定：各組分濃度一定同：一定條件下，無(wú)論反應(yīng)途徑如何，最終所得的平衡狀態(tài)相同變：？？？平衡建立后,各生成物與反應(yīng)物間的關(guān)系如何?2-4-2化學(xué)平衡常數(shù)一、經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)1．對(duì)于溶液中的反應(yīng)，平衡時(shí)：u正=u逆

aA+bBgG+dD

Kc

=

[A]、[B]、[G]、[D]分別代表了物質(zhì)A、B、G、D在平衡時(shí)的濃度；

Kc為濃度平衡常數(shù)；單位:mol/L402．

對(duì)于氣相中的反應(yīng)

aA+bBgG+dD

①

壓力平衡常數(shù)

Kp

=pG、pD、pA、pB

：

分別代表了氣態(tài)物質(zhì)A、B、G、D平衡時(shí)的分壓，Kp為壓力平衡常數(shù)濃度平衡常數(shù)、壓力平衡常數(shù)都屬于經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù))42二、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(K

?

)

對(duì)于反應(yīng)aA+bB=gG+dD則標(biāo)準(zhǔn)濃度或標(biāo)準(zhǔn)壓力為：

pir=pi/p

p

=1.0

102KPa－氣體cir=ci/c

c

=1mol/L－溶液pxr=px/p

cxr=cx/c

表示物質(zhì)的量的相對(duì)大小，是純數(shù)；平衡時(shí)，它們之間數(shù)值上的關(guān)系定義為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?{c(D)/cΘ}y·{c(D)/

cΘ}z{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}bKΘ=

在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的都是濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度之比，或分壓與標(biāo)準(zhǔn)壓力之比，因此標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個(gè)量綱為1的量（它們的單位都互相抵消）。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：若都是溶液反應(yīng)：aA+bBcC+dD，其平衡常數(shù)的表示式為:2、書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)應(yīng)注意：（1）平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的必須是平衡態(tài)的數(shù)值。（2）若有氣相參與，用其分壓（p/pΘ）代替濃度（c/cΘ），其中的pΘ為100kPa，cΘ為1mol·L-1；若有純固相、純液相參與，其濃度看作1。在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如反應(yīng)有水參加，水的濃度可以視為常數(shù)，也不寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。但在非水溶液中的反應(yīng)，反應(yīng)若有水參加，則水的濃度不可以視為常數(shù)，必須寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。如：對(duì)于反應(yīng)Zn(S)+2H+(aq)=H2(g)+Zn2+(aq){p(H2)/pΘ}·{c(Zn)/cΘ}{c(H2)/cΘ}2KΘ=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（3）平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一化學(xué)反應(yīng)方程式的配平法不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式就不同。如：{p(NH3)/pΘ}{p(N2)/pΘ}0.5·{p(H2)/pΘ}1.5K2Θ=0.5N2(g)+1.5H2(g)NH3(g)

,2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

,{p(NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3K1Θ=顯然,K1Θ=(K2Θ)2（4）平衡常數(shù)僅由溫度決定。平衡常數(shù)的意義:（5）平衡常數(shù)數(shù)值的大小是反應(yīng)完全程度的標(biāo)志，同一反應(yīng)不同條件下平衡常數(shù)的值越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全

。3.判斷反應(yīng)方向。{c(C)/cΘ}c

·{c(D)/cΘ}d{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}b反應(yīng)商Q=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

反應(yīng)某一時(shí)刻生成物濃度冪的乘積和反應(yīng)物濃度冪的成績(jī)之比

Q<KΘ反應(yīng)正向進(jìn)行；Q=KΘ,平衡；

Q>KΘ,反應(yīng)逆向進(jìn)行。例1.

目前我國(guó)合成氨工業(yè)多采用中溫（500℃）、中壓（2.03×104kPa）操作。已知此條件下反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的KΘ=1.57×10-5.若反應(yīng)進(jìn)行至某一階段時(shí)取樣分析，其組分的體積比為NH314.4%；N221.4%，H264.2%，試判斷此時(shí)的合成氨反應(yīng)是否已完成？aA+bB→cC+dD(2.92×103kPa/100kPa)2(4.34×103kPa/100kPa)(

1.30×104kPa/100kPa)3==8.94×10-6

解：先計(jì)算各組分的分壓:p(NH3)=2.03×104kPa×14.4%=2.92×103kPa;p(N2)=2.03×104kPa×21.4%=4.34×103kPap(H2)=2.03×104kPa×64.2%=1.30×104kPap{NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3Q=因?yàn)椋篞<KΘ,所以反應(yīng)還沒(méi)完成。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率例2.硝酸銀和硝酸亞鐵兩種溶液發(fā)生下列反應(yīng):在25度時(shí),將硝酸銀和硝酸亞鐵溶液混合,開(kāi)始時(shí)溶液中銀離子和亞鐵離子濃度都為0.100mol·L-1,達(dá)到平衡時(shí)銀離子的轉(zhuǎn)化率為19.4%。求：1）平衡時(shí)Fe2+、Ag+、Fe3+

的濃度；2）該溫度下的平衡常數(shù)。Fe2++Ag+Fe3++Ag解：1).Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1000.1000變化濃度c0/mol·L-1-0.1×19.4%-0.1×19.4%0.1×19.4%=-0.0194=-0.0194=0.0194平衡濃度c0/mol·L-10.100-0.01940.100-0.01940.0194=0.0806=0.0806c(Fe3+)/cΘKΘ===2.99{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194(0.0806)22).2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}KΘ=={p(CO2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}{p(CO)/pΘ}·{p(H2O)/pΘ}CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2(g).起始物質(zhì)的量n0/mol0.0400.04000平衡時(shí)物質(zhì)的量n0/mol0.040-0.040α0.040-0.040α0.040α0.040αp(CO)=n(CO)RT/V；p(H2O)=n(H2O)RT/V；p(CO2)=n(CO2)RT/V；p(H2)=n(H2)RT/V；例3.

水煤氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g).在850度時(shí),平衡常數(shù)為1.0.在該溫度下于5.0升密閉容器中加入0.040molCO和0.040mol的水,求該條件下CO的轉(zhuǎn)化率和達(dá)到平衡時(shí)的各組分的分壓.解：設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為α2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率n(CO2)·n(H2)n(CO2)·n(H2)(0.040α)20.0402(1-α)2α2(1-α)2=1.0,∴α=50%α2(1-α)2====p(CO)=p(H2O)=n(CO)RT/V=[0.040(1-0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa;p(CO2)=p(H2)=n(CO)RT/V=[(0.040×0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa.2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率1、多重平衡規(guī)則：如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和，則總反的平衡常數(shù)等于各個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積。2、所有平衡常數(shù)必須在同一溫度，K隨溫度變化。3、若反應(yīng)3=反應(yīng)2-反應(yīng)1。則K3=K2/K1練習(xí)1：已知?dú)怏w反應(yīng)：PCL5-----PCL3+CL2在527K及101.325KPa下,解離度a=0.8,求在該溫度下的KP解設(shè):PCL5為1molPCL5---PCL3+CL2100aaa1-aaa摩爾分?jǐn)?shù):1-a/1+a,a/1+aa/1+a,分壓:(1-a/1+a)×P,(a/1+a)×P,(a/1+a)×P2-4-4多重平衡的平衡常數(shù)

多重平衡規(guī)則相同溫度下(1)N2(g)+O2(g)→2NO(g)

(2)2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)(3)N2(g)+2O2(g)→2NO2(g)反應(yīng)(1)+反應(yīng)(2)＝反應(yīng)(3)

K1·K2

＝K3如有連個(gè)反應(yīng)方程式相加或相減得到第三個(gè)反應(yīng)方程式，則第三個(gè)反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)為前兩個(gè)反應(yīng)方程式平衡常數(shù)之積或之商。K3=K1

×K2

或K3=K1/K2

可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的濃度不再隨時(shí)間而變?；瘜W(xué)平衡在一定條件下是暫時(shí)的，因外界條件的改變而使已達(dá)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)被破壞，引起反應(yīng)系統(tǒng)中各物質(zhì)的量隨之改變，從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過(guò)程稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)。2-5化學(xué)平衡的移動(dòng)2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度項(xiàng)在分母上而生成物濃度項(xiàng)在分子上。在一定溫度下，平衡常數(shù)不隨濃度變化。因此，當(dāng)增加已達(dá)平衡的體系的反應(yīng)物濃度時(shí)，生成物濃度也必然增大,則平衡向正向移動(dòng)。若反應(yīng)物及生成物濃度都有改變時(shí),可通過(guò)比較反應(yīng)商Q與平衡常數(shù)的大小，來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。

Q<KΘ

平衡向右移動(dòng)；Q=KΘ,平衡不變；

Q>KΘ,平衡向左移動(dòng)。在其他條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，化學(xué)平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物濃度或減少反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。有氣體參加的反應(yīng)，改變分壓與改變濃度一樣。例2.硝酸銀和硝酸亞鐵兩種溶液發(fā)生下列反應(yīng):在25度時(shí),將硝酸銀和硝酸亞鐵溶液混合,開(kāi)始時(shí)溶液中銀離子和亞鐵離子濃度都為0.100mol·L-1,達(dá)到平衡時(shí)銀離子的轉(zhuǎn)化率為19.4%。求：1）平衡時(shí)Fe2+、Ag+、Fe3+

的濃度；2）該溫度下的平衡常數(shù)。Fe2++Ag+Fe3++Ag解：1).Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1000.1000變化濃度c0/mol·L-1-0.1×19.4%-0.1×19.4%0.1×19.4%=-0.0194=-0.0194=0.0194平衡濃度c0/mol·L-10.100-0.01940.100-0.01940.0194=0.0806=0.0806例4．在例2討論的平衡體系中，在恒溫下將Fe2+濃度增至0.181mol·L-1時(shí),問(wèn):1)平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)?2)求新平衡后各物質(zhì)濃度3)Ag+的轉(zhuǎn)化率?Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1810.08060.0194平衡濃度c0/mol·L-10.181-x0.0806-x0.0194+x2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響解:1).因?yàn)樵谠械钠胶怏w系中僅增加了反應(yīng)物濃度,所以平衡向正向移動(dòng);2).設(shè)達(dá)到新平衡時(shí)將有xmol·L-1的亞鐵離子被銀離子氧化,則KΘ===2.99c(Fe3+)/cΘ{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194+x(0.181-x)(0.0806-x)x=0.0139c(Fe2+)=(0.181–0.0139)mol·L-1=0.167mol·L-1;c(Ag+)=(0.0806–0.0139)mol·L-1=0.0667mol·L-1;c(Fe3+)=(0.0194+0.0139)mol·L-1=0.0333mol·L-1;2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響3).α(Ag+)=×100%=33.3%(0.100-0.0667)mol·L-10.100mol·L-1

對(duì)于任何可逆反應(yīng)，提高某一反應(yīng)物的濃度或降低某一產(chǎn)物的濃度，都能使平衡向著增加生成物的方向移動(dòng)。在生產(chǎn)中，常采?。海?）為了充分利用某一原料，常常加大另一反應(yīng)物的量，以提高其轉(zhuǎn)化率；（2）不斷分離出生成物，使平衡持續(xù)向右移動(dòng)，使反應(yīng)進(jìn)行得較徹底。壓力只對(duì)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)有影響?！鱪=∑n(g)生成物-∑n(g)反應(yīng)物1.當(dāng)△n>0,增大壓力,平衡向左移動(dòng),如:N2O4(g)

(無(wú)色)2NO2(g)(紅棕)2.當(dāng)△n<0,增大壓力,平衡向右移動(dòng),如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)結(jié)論：（1）壓力變化只對(duì)那些反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目有變化的反應(yīng)有影響；在恒溫下，增大總壓力，平衡向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)，減小總壓力，平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。（2）反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，壓力變化時(shí)將對(duì)化學(xué)平衡不產(chǎn)生影響。壓力對(duì)固相或液相的平衡沒(méi)有影響；2-5-2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響3.當(dāng)△n=0,改變壓力平衡不移動(dòng),如:H2(g)+I2(g)2HI(g)例5.在1000℃及總壓力為3000kPa下,反應(yīng):CO2(g)+C(s)2CO(g)達(dá)到平衡時(shí),CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.17.求：1）該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)；2）當(dāng)總壓減