无机化学第三章.ppt

第三章　化学平衡 第一节 可逆反应与化学平衡 第二节 标准平衡常数 第三节 标准平衡常数的测定与计算 第四节 标准平衡常数的应用 第五节 化学平衡的移动 第一节　可逆反应与化学平衡 一、可逆反应 二、化学平衡 一、可逆反应 有些化学反应几乎能进行到底，反应物基本上能全部转变为产物。这些几乎进行到底的反应称为不可逆反应。 实际上，大多数反应不能进行到底，只有一部分反应物能转变为产物。这种在同一条件下能同时向两个相反方向进行的化学反应称为可逆反应。为了表示反应的可逆性，在化学方程式中用“ ”代替“ ”或“ ”。 在可逆反应中，把从左向右进行的反应称为正反应，从右向左进行的反应称为逆反应。 二、化学平衡 在可逆反应中，当正反应的反应速率与逆反应的反应速率相等时系统所处的状态称为化学平衡。化学平衡具有以下几个重要特点： （1）正反应的反应速率与逆反应的反应速率相等是建立化学平衡的条件。 （2）化学平衡是可逆反应进行的最大限度。反应物和产物的浓度都不再随时间变化，这是建立化学平衡的标志。 （3）化学平衡是一种相对的和有条件的动态平衡，当外界条件改变时，原来的化学平衡被破坏，直至在新条件下又建立起新的化学平衡。 第二节　标准平衡常数 化学反应可用通式表示如下： 标准平衡常数具有如下特点： （1）标准平衡常数只是温度的函数，与压力和组成无关。 （2）标准平衡常数与反应物和产物的性质及标准状态的定义有关。 （3）标准平衡常数与化学反应方程的写法有关。 对任意化学反应： 对气体反应： 例 3-1 写出下列反应的标准平衡常数表达式： （1）N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) （2）Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq) （3）ZnS(s) + 2H3O+(aq) Zn2+(aq) + H2S(g) + 2H2O(l) 解：上述反应的标准平衡常数表达式分别为： 一、标准平衡常数的测定 二、标准平衡常数的计算 标准平衡常数可以通过实验测定。利用实验测定出某温度下反应物和产物的平衡浓度或平衡分压，就能计算出标准平衡常数。 测定反应物和产物的平衡浓度或平衡分压可采用物理方法或化学方法。物理方法是测定与平衡压力或平衡浓度成正比的物理量，其优点是不影响平衡状态，且测定速率快。化学方法是直接测定化学平衡的组成。 例 3-2 在 520 K 时，在一个抽出空气的密闭容器中放入 NH4Cl 晶体，当化学反应达到平衡后，测得总压力为 5.066 kPa。计算 NH4Cl 晶体分解反应的标准平衡常数。 解：NH4Cl 晶体分解反应方程式为： NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) 由反应方程式，可知 NH3(g) 和 HCl(g) 的平衡分压相等。NH3(g) 和 HCl(g) 的平衡分压为 (一) 用热力学数据计算反应的标准平衡 常数 标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能变的关系为： 例 3-3 298.15 K 时，SO2 (g) 和 SO3 (g) 的标准摩尔生成吉布斯自由能分别为 -300.19 kJ · mol-1和 -371.06 kJ·mol－1。计算 298.15 K 下列反应的标准平衡常数。 解：反应的标准摩尔吉布斯自由能变为: 298.15 K 时，反应的标准平衡常数为： 例 3-4 298.15 K 时，已知下列可逆反应： 第四节　标准平衡常数的应用 一、计算平衡组成 二、判断化学反应进行的限度 三、预测化学反应的方向 一、计算平衡组成 标准平衡常数确定了可逆反应中反应物和产物的平衡浓度或平衡分压之间的定量关系。因此，可利用标准平衡常数计算反应物和产物的平衡浓度或平衡分压。 例题 例 3-5 下列可逆反应： FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) 在 1