chapter4 化学平衡原理.ppt

教学要点 掌握： （1）掌握标准平衡常数（Kθ）的意义及有关化学平衡的计算 （2）掌握标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能变的关系 （3）掌握多重平衡原理及应用 （4）掌握化学平衡移动的影响因素，能通过Q与Ｋθ的比较判断反应进行的方向 理解：化学平衡的概念与特征 因为 = 2×(-371.1) -2×(-300.2) = -141.8kJ·mol-1 而 解： [例4] ：求在298K，反应的K ： -300.2 0 -371.1 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) Δf Gm /(kJ·mol-1) ΔrGm (T)= -RTlnK = 57.23 K = 7.107×1024 [例5]：计算 298K 时下列反应的 K 。 ?fHm/(kJ·mol-1) Sm/(J·mol-1·K-1) 0 0 -74.81 5.74 130.57 186.15 C(s) + 2H2(g) CH4(g) 解： ?rHm=[?fHm(CH4)]-[?fHm(C)+ 2?fHm(H2)] =-74.81 kJ·mol-1 ?rSm = [Sm(CH4)]-[Sm(C)+2Sm(H2)]= -80.73J·mol-1·K-1 = -0.08kJ·mol-1·K-1 ?rGm = ?rHm-T ?rSm=-50.74 kJ·mol-1 ?rGm = ?rHm-T ?rSm=-50.74 kJ·mol-1 = 8.89 K = 7.8?108 ③ 由多重平衡规则求反应的Kθ 多重平衡规则：若一个反应可以由几个反应相加或相减得到，则该反应的平衡常数就等于这几个反应的平衡常数之积或之商，这种关系称为多重平衡规则。 若 反应(3) = 反应(1) + 反应(2) 则 K3θ= K1 θ ·K2 θ 若 反应(3) = 反应(1) - 反应(2) 则 K3θ= K1 θ /K2 θ [例6](1) HCN ? H＋ + CN－ K1 θ = 4.9 × 10－10 (2) NH3 + H2O ? NH4＋ + OH－ K2 θ = 1.8 × 10－5 (3) H2O ? H＋ + OH－ Kw θ = 1.0 × 10－14 试计算下面反应的平衡常数Kθ：NH3＋HCN ? NH4＋＋CN－ 解： (1)式 + (2)式 - (3)式得： NH3＋HCN ? NH4＋＋CN－ 因此 ① 判断反应进行的程度 a．用平衡常数判断 判据： K 的物理意义是代表反应进行的程度。 K 很大，平衡时系统主要由生成物组成，可以说反应右进行的趋势很大（K ≥105是反应进行完全的标志) 。 K 很小，平衡时系统主要由反应物组成，可以说反应基本没有进行。 （3） 标准平衡常数的应用 判据 方法 b．用转化率判断 转化率大，反应进行的程度大。 平衡常数和转化率都可以表示反应进行的程度，但转化率与所选反应物和起始量有关。 任意状态下 平衡状态 a.比较 Q 和 K 的大小 ② 预测任意浓度下反应进行的方向 aA(aq)+ bB(aq) cC (aq)+ dD (aq) def 若 Q K ，反应正向进行； 若 Q K , 反应逆向进行； 若 Q = K ，系统处于平衡状态。 K Q 反应正向 反应逆向 K Q K Q 平衡状态 b. ΔrGm 判断 若已知任意浓度和 K ，用比较 Q 和 K 大小判断； 若已知任意浓度和ΔrGm，用上式来判断。 Q K or ΔrGm 0，正反应自发进行； Q K or ΔrGm 0，逆反应自发进行； Q = K or ΔrGm = 0，反应处平衡状态。 ΔrGm(T) =ΔrGm(T) + RTlnQ [例7] ：计算反应HI(g) ? 0.5H2(g) + 0.5I2(g)在320K时的K。若此时体系中，p(HI,g) = 40.5 kPa，p(I2,g) = p(H2,g) = 1.01 kPa，判断此时的反应方向。 解： 根据查表的数据，得到 (1) △rGm (320K) = △rHm (298.15K) - T△rSm (298.15K) = (0.5×62.4 - 26.5) - 320× (0.5×260.7 + 0.5×130.7- 206.6)×10－3 = 8.188 (kJ·mol－1) (3) Q＜K 所以正反应自