《4化学平衡陈浩》-课件设计（公开）.ppt

第四章化学平衡和化学反应速率 研究化学反应，必须涉及的四个问题： 化学热力学问题： 1.反应能否自发进行 （反应的方向） 2.反应中能量如何转化 （反应的热效应） 3.给定条件，反应物最大限度转化为生成物 （化学平衡） 化学动力学的问题: 4.给定条件，反应物转化为生成物的时间 （反应的速率） 第一节 化学平衡 可逆反应：在同一条件下，即能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应，用符号“ ”表示。 平衡常数 1）实验平衡常数 可逆反应：aA + bB = cC + dD 若均为气体，且在温度为 T (K) 时达到平衡： 其中，[PA] 等为平衡分压，Kp 为压力平衡常数 若在溶液中，平衡时各组分的浓度分别为[A] ? , Kc 为浓度平衡常数 Kp、Kc 可由实验测定，称之为实验平衡常数 例: H2(g) + I2(g) = 2 HI(g) 温度恒定 Kp 与 Kc 的关系： 设为理想气体 PV = nRT ? P = (n/V)RT = CRT 对于反应前后总计量系数相等的反应： Kp = Kc 如： H2(g) + I2(g) = 2 HI(g) 对于反应前后总计量系数不相等的反应 如： N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g) 化学平衡定律 通过大量实验总结，得到了一个规律，称为化学平衡定律： 在一定温度下，某可逆反应达到平衡时，产物浓度系数方次的乘积与反应物浓度系数方次的乘积之比是一个常数。此常数为化学平衡常数。 aA + bB?dD+ eE a,b,d,e为常数 平衡常数 Kc=[D]d[E]e/[A]a[B]b A,B为反应物； D,E为产物 平衡常数的意义 ①平衡常数是反应的特殊常数，每一个可逆反应，在一定温度下，都有自己的特征平衡常数。 ②平衡常数的大小是反应进行程度的标志。 平衡常数值越大，说明正反应进行的程度越大，反方向越不易进行。 粗略标准：（经验） K10+7时 反应正向进行到底 K10-7时 反应负向进行到底 10-7K10+7 时 典型的可逆反应 ③平衡常数表达式表明在一定温度下体系达到平衡的条件 aA+bB?dD+eE 平衡态时， Kc=[D]d[E]e/[A]a[B]b为一常数 也就是说，只有产物浓度方次的乘积与反应物浓度方次的乘积之比等于Kc时，体系才达到平衡状态。 对于任意状态，未平衡时，反应是产物浓度方次乘积与反应物浓度方次乘积比值为Qc “浓度商”（活度商） Qc=CDd CEe / CAa CBb Qc Kc 逆向 Qc= Kc 平衡 （如果是气态，可用Qp与Kp比较） Qc Kc 正向 标准平衡常数 2）标准平衡常数（K?)： 如： N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g) 平衡压力： 4.17 12.52 3.57 (106 kPa) = 1.56 × 105 P? = 1.00 × 105 Pa = 1 bar 标准平衡常数无量纲，数值上与实验平衡常数往往不同。 3）书写平衡常数时应注意的事项： （1）反应方程式的书写不同，平衡常数值不同。 如：273 k 时，反应 N2O4(g) = 2NO2(g) 的平衡常数 = 0.36, 则 反应 2NO2(g) = N2O4(g) = 1/0.36 = 2.78 反应 NO2(g) = 0.5 N2O4(g) = (1/0.36)0.5 = 1.7 （2）纯液体、纯固体参加反应时，其浓度（或分压）可认为是常数，均不写进平衡常数表达式中。 Fe3O4(s) + 4 H2(g) = 3 Fe(s) + 4 H2O(g) （3）K 与温度有关， 但与反应物浓度无关。 K 还取决于反应物本性。 （4）平衡常数的单位问题 Kc对应浓度单位 （mol/L）△n 当△n=0时，Kc，Kp无单位 Kp对应单位 （Pa）△n或 （atm）△n 平衡常数与Gibbs自由能变