大学无机化学课件化学平衡.ppt

* 化学平衡 §4.1 化学反应的可逆性和化学平衡 §4.2 平衡常数 §4.3 化学平衡的移动 §4.1 化学反应的可逆性和化学平衡 4.1.1 化学反应的可逆性 4.1.2 化学平衡 4.1.1 化学反应的可逆性 1、不可逆反应：只能向一个方向进行的反应。 2、可逆反应 （1）概念：在同一条件下，既能向一个方向又能向相反方向进行的化学反应。 a.可逆程度不同,有的彻底向右进行, 有的则不然. b. 对于同一反应, 在不同的条件下,可逆性也会不同. 例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g) 873K-1273K时,生成水的方向占优势 4273-5273K时,分解过程占优势 4.1.2 化学平衡 N2O4气体 N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g) 无色 棕红色 t V V正 V逆 动态平衡 V正＝ V逆 在可逆反应体系中,正反应和逆反应的速率相等时反应物和生成物浓度不再随时间改变的状态,即动态平衡. ≠ 0 平衡类型 氧化还原平衡 配位平衡 沉淀溶解平衡 电离平衡 §4.2 平衡常数 4.2.1 经验平衡常数 4.2.2 标准平衡常数和 吉布斯自由能改变 4.2.3 多重平衡 混合气体总压力等于各组分气体的分压之和. P = P1+ P2 + P3 +…+ Pi n = n1+ n2 + n3 + … +ni = xi ∴ Pi= xi P 分压定律 4.2.1 经验平衡常数 (液相反应) (气相反应) 若a+b = g+h, 则Kc和Kp都没有单位; 若a+b≠g+h, 则Kc和Kp都有单位(一般都省略). 在373K时： 对于任一个可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH (1)定义：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为常数。 浓度平衡常数： 压力平衡常数： (2) Kc和Kp的关系 ∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。 △n是反应式中生成物和反应物计量系系数之差。 当△n=0 时， Kp = Kc 当△n≠0 时， Kp ≠Kc (3) 平衡常数表达式地书写规则 ① 纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式; ② K值与反应方程式的写法有关: N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g) 例：在373K时， 1/2N2O4 (g) ≒ NO2 (g) 1/3N2O4 (g) ≒ 2/3NO2 (g) K1 = (K2)2 = (K3)3 ③ K正×K逆=1 (4) 平衡转化率 转化率就是反应物转化为产物的百分数，即： H2 (g) +CO2 (g) ≒ CO (g) +H2O (g) 起始浓度： 0.02 0.02 0 0 mol/L 平衡浓度： 0.005 0.005 0.015 0.015 mol/L 转化浓度： 0.015 0.015 mol/L 【例1】反应CO + H2O ≒ H2 + CO2，在某温度T时，Kc＝9，若CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol.L-1，求CO平衡转化率。 解： 设消耗了CO的浓度为x mol.L-1 CO + H2O ≒ H2 + CO2 起始浓度 0.02 0.02 0 0 mol.L-1 平衡浓度 0.02-x 0.02-x x x mol.L-1 x ＝ 0.015 mol.L-1 ，[H2] = [CO2] = 0.015 mol.L-1 转化率为：（0.015/ 0.02）×100％＝75％ 同理，可求得当Kc＝4和Kc＝1时，CO转化率分别为67％和50％。所以，K越大，转化率越大。 4.2.2 标准平衡常数和吉布斯自由能改变 利用热力学有关公式间接求算得到的平衡常数。 (1) 标准平衡常数Kc ?(无量纲的) 对于可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH （液相反应） 称为相对浓度， 其中C ? ＝ 1 mol.L-1 Kc ? = Kc (C ?) a+b-g-h = Kc (2) 标准平衡常数Kp ? (无量纲的) 对于气相反应aA + bB ≒ gG+ hH