第2章化学反应速率和化学平衡详解.ppt

2.4 化学反应平衡及平衡常数 * 化学平衡：可逆反应进行到一定 程度，正、逆反应速率相等 各反应物、生成物浓度不再 变化的状态。 可逆反应：在一定条件下,既能向 正向又能向逆向进行的反应 2SO2+O2 2SO3 V2O5 化学平衡的两大标志：“等”、“定” v正 v逆 v逆 = v正 0 反应时间 反应速率 v 2.4.1 可逆反应与化学平衡 回忆 * 化学平衡的特征： 1）逆：针对的对象是可逆反应 2）等：v逆 = v正 3）动：平衡是动态 4）定：达到平衡，各物质的含量保持一定 5）变：一旦外界条件发生改变，平衡即发生移动 6）化学平衡时，ΔrG=0 化学平衡的特征 回忆 * 2.4.2 平衡常数 经验平衡常数 标准平衡常数 * 经验平衡常数 c C(g) + d D(g) y Y(g) + z Z(g) 大量实验证明，任何可逆反应，在一定温度下达到平衡时，各生成物平衡浓度幂的乘积与反应物平衡浓度幂的乘积之比值为一常数，称为经验平衡常数。 Kc——浓度平衡常数 Kp——压力平衡常数 单位：(浓度单位)(y + z) – (c + d) 或 (压力单位)(y + z ) – (c + d) （由经验平衡常数的单位的表达式可见，它一般是有量纲的，只有反应物的计量系数之和与生成物的计量系数之和相等时，其量纲为1） * 平衡常数是表明化学反应限度（即反应可能完成的最大程度）的一个特征值。 一定温度下，K 值越大，表明反应进行越完全。 同一温度下，不同反应 K 值不同； 同一反应，温度不同 K 值不同，K与温度有关，而与浓度或压力无关）。 平衡常数的物理意义 * 反应商 J 对于气体反应： 对于离子反应： 注意： 规定：标准浓度C?= 1mol·L-1，标准压力P?= 100KPa 若反应中有固态或液态物质，则它不需写在应商J的表达式中 反应 c C + d D = y Y + z Z * 反应商的举例 MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)=Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l) 其反应商： “离子” 用 c “气体” 用 P “液体及固体”不算 * 标准平衡常数 K? 对于可逆反应：S2-(aq)+2H2O(l) H2S(g)+2OH-(aq) 规定了：标准平衡常数 K? 的表达式为? 显然，K?为量纲为“1”的量。 注意：若物质的状态为气态g，则用压强P 带入计算 若物质的状态为离子aq，则用浓度c带入计算 固体、液体的浓度以及稀溶液中溶剂的浓度不出现在表达式中 * 例如： 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 标准平衡常数K?与经验平衡常数 表达式 的区别 ① 标准平衡常数K?的表达式子中各物质的平衡分压 (或平衡浓度)均应除以标准压力 (或标准浓度)！ ② K?量纲为1（即没单位）,而经验平衡常数K有单位 区别在于： * 标准平衡常数 K?与反应商 J 的关系？ 标准平衡常数K?是在体系达到平衡时才能使用 反应商J是一个瞬时的概念，反应进行到任何时 刻都可使用，即J 可以表示任何状态时,不要求 体系达到平衡； 当体系处于平衡状态时，J = K?。 * 1）标准平衡常数的物理意义： 标准平衡常数是表明化学反应限度（即反应可能完成的最大程度）的一个特征值。 一定温度下，K? 值越大，表明反应进行越完全。 同一温度下，不同反应的 K? 值不同； K?只与温度有关（温度变，K?变），与浓度或压力无关。书写K?时必须注明温度，若未注明温度，则一般默认为T = 298.15 K。 关于标准平衡常数的几点说明: * 2）利用平衡常数表达式计算标准平衡常数时，固体、 纯液体或稀溶液中的溶剂的“浓度项”不必列出 来计算。例： Br2(l) Br2(g) K? = P(Br2) CaCO3(s) CaO(s)+CO2