大学无机化学之化学平衡[精选].ppt

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大学无机化学之化学平衡[精选]

第三章 化学平衡原理 §3.1 标准平衡常数 化学反应的限度 1、高炉中的炼铁反应为: Fe2O3+ 3CO = 2Fe+3CO2 2、合成氨反应: N2+3H2 NH3 N2 转化率最大为65.1% 3、KClO3 = 2KCl + O2 化学平衡: 3.1.2 标准平衡常数表达式 §3.2 标准平衡常数的应用 3.2.1 判断反应程度 3.2.2 预测反应方向 3.2.3 计算平衡组成 §3.3 化学平衡的移动 3.3.1 浓度对化学平衡的影响 3.3.2 压力对化学平衡的影响 3.3.3 温度对化学平衡的影响 Le Chatelier 原理: 如果保持温度、体积不变,增大反应 物的分压或减小生成物的分压,使Q减小, 导致QK ,平衡向正向移动。反之,减小 反应物的分压或增大生成物的分压,使J增 大,导致Q K ,平衡向逆向移动。 1.部分物种分压的变化 2.体积改变引起压力的变化 对于有气体参与的化学反应 aA (g) + bB(g) yY(g) + zZ(g) x Q B(g) n S = 对于气体分子数增加的反应,Σ?B(g) 0, xΣ? B(g) 1,QK ,平衡向逆向移动,即向气 体分子数减小的方向移动。 对于气体分子数减小的反应 ,Σ?B(g) 0, xΣ? B(g) 1, Q K ,平衡向正向移动,即 向气体分子数减小的方向移动。 对于反应前后气体分子数不变的反应, Σ?B(g) =0, xΣ? B(g) =1, Q = K ,平衡不 移动。 ①在惰性气体存在下达到平衡后,再定 温压缩, Σ?B(g) ≠0,平衡向气体分子数减小 的方向移动, Σ ? B(g) =0,平衡不移动。 ③对定温定压下已达到平衡的反应,引入惰性气体,总压不变,体积增大,反应物和生成物分压减小,如果Σ ? B(g) ≠0,平衡向气体分子数增大的方向移动。 ②对定温定容下已达到平衡的反应, 引入惰性气体,反应物和生成物pB不变, J= K ,平衡不移动。 3.惰性气体的影响 K (T)是温度的函数。 温度变化引起K (T)的变化,导致化学平衡的移动。 对于放热反应, 0,温度升高, K 减小,J K ,平衡向逆向移动。 对于吸热反应, 0,温度升高, K 增大,J K ,平衡向正向移动。 - D = 2 1 m r 1 2 1 1 ln T T R H K K 从热力学推导可得: * §3.3 化学平衡的移动 §3.2 标准平衡常数的应用 §3.1 标准平衡常数 3.1.3 标准平衡常数的实验测定 3.1.2 标准平衡常数表达式 3.1.1 化学平衡的基本特征 0 0.0100 0.0100 0 7.60 0 2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 0.204 4850 0.00213 0.00213 0.0157 0.345 0.343 反应开始 :c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0, r正较大,r逆为 0;反应进行:c(H2),c(I2)减小, r正减小,c(HI)增大,r逆增大;某一时刻: r正= r逆,系统组成不变,达到平衡状态。 大多数化学反应都是可逆的。例如: 3.1.1 化学平衡的基本特征 t/s r正×106 r逆×107 r正 r逆 r/(mol·L-1·s-1) 特征: (1)系统的组成不再随时间而变。 (2)化学平衡是动态平衡。 (3)平衡组成与达到平衡的途径无关。 在一定条件下,可逆反应处于化学平衡状态: r正=r逆≠0 2.3 2.4 2.4 2.4 0.0060 0.0078 0.0059 0.0118 0.0060 0.0078 0.0069 0.0118 0.0040 0.0122 0.0041 0.0082 0.0040 0.0022 0.0041 0.0082 0 0 0 0.020 0 0 0.001 0.002 0.010 0.020 0.0100 0.010 0.010 0.010 0 1 2 3 4 H2O CO H2 CO

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