053第五章(化学平衡).pptVIP

* 第三节 化学平衡 3.1 化学平衡状态 就是 DG = 0 或者 υ正 = υ负 化学反应有可逆反应与不可逆反应之分，但大多数化学反应都是可逆的。 可逆反应：一定条件下，既能向正方向又能向逆方向进行的反应。例如: MnO2 2KClO3 (s) 2KCl (s) +3O2(g) ● 客观上，系统的组成不再随时间而变 ● 平衡是自发的 ● 化学平衡是动态平衡 ● 平衡组成与达到平衡的途径无关 化学平衡有以下几个鲜明的特点： 在密闭容器中，可逆反应不能进行到底。 个别反应几乎能进行到底。 例如： 3.2 平衡常数 一定温度下达平衡时， (浓度经验平衡常数) 对于气体反应，可用气体的分压代替浓度。 KP （压力经验平衡常数） KP = Kc·（RT）△n 当△n=0（反应前后气体分子总数相等时） KP =Kc 对于可逆反应 aA+bB dD+eE 3.3 Gibbs函数与标准平衡常数 非标准态时，范特霍夫化学反应等温方程式： 反应商Q 如果反应处于平衡状态，则 =0， 即 标准平衡 常数 Kθ 对于反应 b B + d D e E + f F 一定温度下， 为固定值，故Kθ也是固定值。 相对活度：物质所处的状态与标准态相比后所得的数值。 由于物质所处的状态不同，标准态定义不 同，故相对活度表达式不同，所以，对不同类 型的反应，Kθ的表达式不同。 ● 对于气相反应 ● 对于溶液中的反应 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq) ● 对于多相反应 ▲ Kq 无量纲； ▲ Kq 是温度的函数，与浓度、分压无关； ▲ 标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式相对应。 ▲ 固体、液体以及溶剂水不必列入平衡常数表达式。 练习 写出下列反应的标准平衡常数： 它们的关系？ 若反应(3) = 反应(1) +反应(2) 则 △rG3θ=△rG1θ+△rG2θ -RT lnK3θ= -RT lnK1θ+（-RT lnK2θ） ln K3θ=lnK1θK2θ K3θ=K1θK2θ 同理：反应(4)=反应(1) - 反应(2) 则 K4θ=K1θ/K2θ 3.4 多重平衡规则 解： 反应 (1)+(2)得(3)： 例 已知25℃时反应 （1）2BrCl(g) Cl2(g) + Br2(g) 的 =0.45 （2）I2(g)+Br2(g) 2IBr(g) 的 =0.051 计算反应 （3）2BrCl (g) + I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g)的 有关平衡常数的计算 例 在温度为1133 K时，在某恒容容器中，一氧化碳与 氢气混合并发生如下反应： CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) 已知开始时 p (CO)=100 k Pa，p(H2)=200 k Pa， 平衡时p(CH4)=13.2 k Pa。假设没有其它反应发生， 求该反应在1133 K时的标准平衡常数？ 解：因为在恒容恒温条件下，各气体的分压正比于各自物质的量，所以各气体分压变化关系也可以由反应方程式的化学计量数决定。 设平衡时 CO 的压力为 100 - x CO（g）+ 3H2（g）= CH4（g）+H2O（g） 起始分压/(kPa) 100 200 0 0 分压变化/(kPa) -x - 3x x x 平衡分压/(kPa) 100-x 200 – 3x 13.2 13.2 p（CH4）= 13.2 k Pa； p（H2O）= 13.2 k Pa p (H2)=20