基礎(chǔ)化學(xué)-第七章-化學(xué)平衡cz2012.ppt

1、基礎(chǔ)化學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(7)，第七章化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，化學(xué)反應(yīng)速率問題研究，化學(xué)反應(yīng)限制問題研究，化學(xué)反應(yīng)平衡，7.1化學(xué)反應(yīng)平衡和平衡常數(shù)，7.2多重平衡原理，7.3平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用，7.4化學(xué)平衡移動(dòng)7.5化學(xué)反應(yīng)7.1.2化學(xué)平衡常數(shù)，7.1.1可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡，可逆反應(yīng)恒定在H2(g)I2(g)2 hi(g)2 hi(g)密封容器中，可逆反應(yīng)不會(huì)進(jìn)行到最后。 注：幾乎所有反應(yīng)都是可逆的。不可逆反應(yīng)在已知的條件下進(jìn)行逆反應(yīng)的程度是極其微小的反應(yīng)。也就是說，反應(yīng)幾乎可以進(jìn)行到最后?；瘜W(xué)平衡：可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)率和反反應(yīng)率相同時(shí)系統(tǒng)所在的狀態(tài)。建立平衡的前提：只有在恒溫

2、條件下在封閉體系中進(jìn)行的可逆反應(yīng)才能建立化學(xué)平衡。設(shè)定平衡的條件：正，逆反應(yīng)率相同。平衡的標(biāo)志：每種物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化。平衡狀態(tài)是在封閉體系中進(jìn)行可逆反應(yīng)的最大量。化學(xué)平衡的特征是動(dòng)態(tài)平衡各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化，反應(yīng)牙齒不停止，條件平衡外部條件牙齒不變時(shí)，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的組成有確定的定量關(guān)系。如果外部條件發(fā)生變化，原始平衡將破壞進(jìn)行，直到建立新的平衡。平衡常數(shù)類型：1。經(jīng)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn))平衡常數(shù)濃度經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(Kc)壓力經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(Kp) 2。標(biāo)準(zhǔn)(熱力學(xué))平衡常數(shù)(K)，7.1.2平衡常數(shù)，測量平衡常數(shù)平衡狀態(tài)的數(shù)量標(biāo)記，373K，無論反應(yīng)的初始濃度是從正向開始還是反向開始，最終都是平

3、衡的。無論濃度在指定溫度下如何變化，比率都是常數(shù)。Kc的值首先取決于化學(xué)反應(yīng)特性，然后是反應(yīng)溫度，與濃度、壓力無關(guān)。1 .經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(Kc和Kp)，溫度變更時(shí)比率變更。對(duì)于一般可逆反應(yīng)：Kc是指定溫度T的濃度平衡常數(shù)。在一定溫度下，逆反應(yīng)平衡時(shí)，產(chǎn)物的濃度測量數(shù)是指數(shù)的平方的乘積，反應(yīng)物的濃度測量數(shù)是與指數(shù)冪的乘積成正比的常數(shù)。、對(duì)于氣體反應(yīng)，經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)通常表示為平衡時(shí)每個(gè)氣體的分壓：相同的化學(xué)反應(yīng)，Kc不一定等于Kp。Kc與Kp的關(guān)系：2。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(K)、濃度和分壓均除以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濃度(C)或標(biāo)準(zhǔn)壓力(P)，即可得出相對(duì)濃度和分壓。此時(shí)，平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(K)沒有單位。物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

4、濃度c=1 molL-1，物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力p=105 Pa 100 kPa，復(fù)相反應(yīng)：溶液反應(yīng)：氣體反應(yīng)：Kp不能表示，Kc不能表示，(1) K值越大，溶液中的液體反應(yīng)是兩個(gè)茄子多相反應(yīng)可以用兩個(gè)茄子(Kc，K)或三個(gè)茄子表示。平衡常數(shù)說明：(3)沒有標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)單位，只有經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)時(shí)沒有單位，(4) K表示溫度的函數(shù)，濃度，與分壓無關(guān)，(5) K表達(dá)式中物質(zhì)的濃度或分壓表示平衡時(shí)的濃度和分壓。產(chǎn)物是分子，反應(yīng)物是分母。(6) K表達(dá)式的寫入格式和數(shù)值取決于反應(yīng)表達(dá)式的寫入格式。顯然，在(7) K表達(dá)式中，純液體、純固體和稀溶液中的溶劑(如水)沒有記錄在平衡關(guān)系中。在鄭智薰水溶液反應(yīng)中產(chǎn)生H

5、2O或H2O反應(yīng)時(shí)，水的濃度不能被視為1。，7.2多重平衡原理，一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)同時(shí)參與多個(gè)茄子不同的反應(yīng)，在特定條件下系統(tǒng)的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)都達(dá)到平衡時(shí)，稱為多重平衡或同時(shí)平衡。多平衡系統(tǒng)(包括多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的平衡)，多平衡原理：如果反應(yīng)可以由多個(gè)反應(yīng)相加或相減，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)值等于多個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)乘積或商。注意：所有平衡常數(shù)必須是相同溫度的值，計(jì)算下一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)：下一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)：反應(yīng)(1) (2) (3)=(4)，(0.88)，7.3，(，(2) K很小的時(shí)候，說明在平衡體系中，產(chǎn)品的濃度很小，肯定的反應(yīng)是不可能的，逆反應(yīng)幾乎完全在進(jìn)行。298K假定N2=1 molL-1，O2=

6、1 molL-1，(3) K不太大或太小時(shí)，正向反應(yīng)和反向反應(yīng)都不完整。373K，K 103，反應(yīng)可以向前進(jìn)行的程度為K 10-3，反應(yīng)不能向前進(jìn)行的程度為K 10-3103，反應(yīng)是典型的可逆反應(yīng)。摘要：注意：平衡常數(shù)大小，只能大致告訴你反應(yīng)今后能進(jìn)行的最大程度。298K，K=3.61026，平衡常數(shù)大，但反應(yīng)速率太慢，室溫幾乎不發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)平衡常數(shù)小并不意味著不發(fā)生反應(yīng)?？梢愿淖儣l件，使反應(yīng)更完整。例如：提高產(chǎn)物的濃度，降低反應(yīng)物的濃度，但平衡常數(shù)不變。示例：在恒溫恒用中，反應(yīng)2GeO (g) W2O6 (g) 2GeWO4 (g)開始時(shí)，GeO和W2O6的分壓均為100.0 kPa，平衡

7、時(shí)，GeWO4 (g)的分壓為98.0 kPa。追求平衡時(shí)GeO和W2O6的分壓和反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。了解：2GeO (g) W2O6 (g) 2GeWO4 (g)，Pb/kpa 100.0 100.0變化pB/kPa 98.0 98.0/2 98.0平衡Pb/kpa 100啟動(dòng)，計(jì)算平衡時(shí)的構(gòu)成：轉(zhuǎn)化率，注意：轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物的初始濃度相關(guān)，平衡常數(shù)僅與反應(yīng)的溫度相關(guān)。例如，反應(yīng)CO (g) Cl2 (g) COCl2(g)在一定溫度和一定容量條件下進(jìn)行。已知：373 K點(diǎn)K=1.5 108。反應(yīng)開始時(shí)計(jì)算c0(CO)=0.035 molL-1，c0(Cl2)=0.027 molL-1，c0(

8、COC L2)=0:373K反應(yīng)平衡時(shí)每個(gè)物種的分壓和CO的平衡轉(zhuǎn)化率，了解：CO(g) Cl2 (g) COCl2(g)啟動(dòng)cB/(molL-1) 0.035 0.027 0啟動(dòng)pB/kPa 108.5 83.7 0更改Pb/kpa 83.7 83.7起始Pb/kPa B0 0 0變更Pb/kpa b x b x b x平衡Pb/kPa x b x b x x x，例如氧化熱分解：2 Ag2O(s) 4 Ag(s) O2(g)已知298K范例：325 K，N2O4(g) 2NO2(g)，分析：1 mol參與反應(yīng)設(shè)置，100 KPa條件：開始nB/mol 1 0變化nB/mol 2平衡nB/m

9、ol 1 2 n總計(jì)=(1) 2，100 KPa條件濃度7.4.1對(duì)化學(xué)平衡的影響7.4.2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響7.4.3溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響7.4.4催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響7.4.5 Le Chatelier原理，7.4.1濃度增加(減少)化學(xué)平衡影響反應(yīng)物(產(chǎn)物)濃度增加(減少)時(shí)為：反應(yīng)物(產(chǎn)物，例如，298 K處的反應(yīng)Fe2 (aq) Ag (aq) Fe3 (aq) Ag(s)已知K=3.2(1)c(Ag)=1.00 10-；(2)平衡時(shí)，Ag、Fe2、Fe3的濃度分別是多少？(？(3) Ag的轉(zhuǎn)換率是多少？(4)保持Ag，F(xiàn)e3的初始濃度不變，將c(Fe2)增加到0.30 mold

10、m-3，求出Ag的轉(zhuǎn)化率，J K反應(yīng)向前進(jìn)行。起始cB/(molL) 0.10 1.0010-2 1.0010-3變更c(diǎn)B/(molL) x x x平衡cB/(molL)0.10-x 1.0010-2-x 1.0010但是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)量不同的反應(yīng)。壓力增加到原來的兩倍時(shí)，平衡向氣體分子數(shù)量減少的方向移動(dòng)。7.4.2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響，壓力下降到原來的一半：平衡向氣體分子數(shù)量增加的方向移動(dòng)。在等溫，等體積條件下增加壓力，在氣體分子數(shù)量減少的方向上平衡。減少壓力會(huì)使平衡朝著氣體分子數(shù)量增加的方向移動(dòng)。(2)氣體參加。但是，如果反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的反應(yīng)相同，壓力增加兩倍，在等溫等體積條件下增加或減少總壓力，不會(huì)影響平衡。壓力變化僅影響反應(yīng)前后氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)。，通過體積變化引起壓力變化，平衡變化的規(guī)律如上。對(duì)恒溫恒溶下已經(jīng)達(dá)到平衡的反應(yīng)引入惰性氣體，氣體反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓不變，平衡不動(dòng)。對(duì)恒溫恒壓已達(dá)到平衡的反應(yīng)引入惰性氣體，總壓力不變，體積大，反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓減少，實(shí)現(xiàn)平衡遷移。摘要：例如，容器中填充了N2O4(g)和NO2(g)的混合物，N (N2O4) :N (NO2)=1.003360.10為308K，100.0k