无机及分析化学电子教案叶芬霞第2章(1735KB).ppt

书写和应用标准平衡常数表达式应注意事项: （1）平衡常数表达式中各物质的浓度（或分压），必须是在系统达到平衡状态时相应的值。 （2）平衡常数表达式要与计量方程式相对应。同一个化学反应，用不同计量方程式表示时，平衡常数表达式不同，得到的数值也不相同。 （3）有纯固体、纯液体参与反应时，它们的浓度为1，不必写入K?的表达式。稀溶液中的溶剂参与反应时，也不必列入。 （4）温度发生改变，化学反应的平衡常数也随之改变，因此，在使用时须注意相应的温度。 平衡常数K? 与化学反应计量方程式有关； N2 + 3H2 2NH3 K?1= (p(NH3)/p?)2?(p(H2)/p?)?3?(p(N2)/p?)?1 1/2N2 +3/2H2 NH3 K?2= (p(NH3)/p?)1?(p(H2)/p?)?3/2?(p(N2)/p?)?1/2 1/3N2 + H2 2/3NH3 K?3= (p(NH3)/p?)2/3?(p(H2)/p?)?1?(p(N2)/p?)?1/3 显然K?1 = (K?2)2 = (K?3)3 例2： 将N2(g)和H2(g)以1?3体积比装入一密闭容器中，在673K、5000kPa压力下反应达到平衡，产生12.5%的NH3(g)（体积比），求该反应的标准平衡常数K?？ 解： 合成氨反应为 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) 因起始N2(g)?H2(g)的体积比为1?3，从反应方程式可知N2(g)?H2(g)平衡时的体积比仍为1?3。 由分压定律可求得各组分的平衡分压： p(N2) = (1/4) ? (1? 0.125) ? 5000 kPa = 1093.75kPa p(H2) = (3/4) ? (1? 0.125) ? 5000 kPa = 3281.25kPa p(NH3) = 0.125 ? 5000 kPa = 625kPa K? = [p(NH3)/p?]2?[p(H2)/p?]?3?[p(N2)/p?]?1 = (625/100)2?(3281.25/100) ?3?(1093.75/100) ?1 = 1.01?10?4 平衡常数的意义 （1）平衡常数是可逆反应的特征常数。对同类反应来说，K?越大，反应进行得越完全。 （2）由平衡常数可以判断反应是否处于平衡状态，以及处于非平衡态时反应进行的方向。 如有一可逆反应：aA + bB ? dD +eE 在任意态时 ,对溶液中的反应 : 对于气体反应： 当Q =K?时，系统处于平衡状态； 化学反应进行方向的反应商判据: 当Q＜K?时，说明生成物的浓度（或分压）小于平衡浓度（或分压），反应将向正方向进行； 当Q＞K?时，系统也处于不平衡状态，反应将向逆方向进行。 例3：合成氨工业中，多采用中温（500℃）、中压（203×104kPa）下操作。此条件下反应N2（g）+ 3H2（g）? 2NH3（g）的K?=1.57×10-5。当反应进行至某一阶段时取样分析，得到数据：11.6%NH3，22.1%N2，66.3%H2(体积分数)。试判断此时反应是否已完成（即是否达到平衡状态）。 解： p总=2.03×104 kPa p(NH3)=2.03×104 kPa×11.6%=2.35×103 kPa p(N2)=2.03×104 kPa×22.1%=4.49×103 kPa p(H2)=2.03×104 kPa×66.3%=1.35×104 kPa Q＜K? 3.多重平衡规则 一个给定化学反应计量方程式的平衡常数，无论反应分几步完成，其平衡常数表达式完全相同，也就是说当某总反应为若干个分步反应之和（或之差）时，则总反应的平衡常数为这若干个分步反应平衡常数的乘积（或商）. 2NH3(aq) + 2H2O(l) 2NH4+(aq) + 2OH?(aq) (a) CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq) (b) H2CO3(aq) CO32?(aq) + 2H+(aq) (c) +) 2H+(aq) + 2OH?(aq) 2H2O(l) (a) CO2(g) + 2NH3(aq) + H2O(l) 2NH4+(aq) + CO32?(aq)