北理无机化学：第四章 化学平衡.ppt

第四章 化学平衡 §4.1 标准平衡常数 4.1.1 可逆反应和化学平衡 1. 可逆反应 4.1.2 标准平衡常数表达式 1. 实验 §4.2 标准平衡常数的应用 4.2.1 判断反应进行的程度 1．用平衡常数判断 §4.3 化学平衡的移动 （1）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。 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 （2）方法 用平衡常数表达式计算 用ΔrGm(T) = -2.303RTlgK 计算 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 （1）判据 （2）方法 2．用转化率判断 转化率大，反应进行的程度大。 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 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。 因为 = 2×(-371.1) kJ·mol-1-2×(-300.2) kJ·mol-1 = -141.8kJ·mol-1 而 解： 例：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)= -2.303RTlgK = 24.85 K = 7.107×1024 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 起始物质的量/mol 1.0 1.0 0 平衡物质的量/mol 1.0-(0.12/2) 1.0-(0.12/2) 0.12 pV = nRT 例：将 1.0mol H2 和1.0mol I2 放入 10 升容器中，使其在 793 K 达到平衡,经分析平衡体系中 HI 为 0.12 mol，求反应在 793 K 时的K 。 解： H2(g) + I2 (g) 2HI(g) = 0.016 任意状态下 平衡状态 1. 比较 J 和 K 的大小 4.2.2 预测任意浓度下反应进行的方向 aA(aq)+ bB(aq) cC (aq)+ dD (aq) def §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 若 J K ，反应正向进行； 若 J K , 反应逆向进行； 若 J = K ，系统处于平衡状态。 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 K J 反应正向 反应逆向 K J K J 平衡状态 ΔrGm(T) = -2.303RTlgK + 2.303RTlgJ J K or ΔrGm 0，正反应自发进行； J K or ΔrGm 0，逆反应自发进行； J = K or ΔrGm = 0，反应处平衡状态。 2. ΔrGm 判断 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 若已知任意浓度和 K ，用比较 J 和 K 大小判断； 若已知任意浓度和ΔrGm，用上式来判断。 例：298K，三种气体NO、Br2、NOBr放入同一容器中，气体混合的瞬间其分压分别为 p(NO) = 16.16kPa p(Br2) = 10.10kPa p(NOBr) = 80.8kPa 判断三种气体开始混合时下列反应进行的方向。 92.4 86.57 3.142 解： NOBr(g) NO(g) + Br2(g) Δf Gm/(kJ·mol-1) ΔrGm(T) = 5.72kJ·mol-1+ 2.303×8.314 kJ·mol-1·K-1×10-3×298Klg0.05 = -1.71kJ·mol-10 可自发进行 ΔrGm(T) =ΔrGm (T) + 2.303RTlgJ ΔrGm(T)=[1/2×3.142+86.57] kJ·mol-1-82.42 kJ·mol-1=5.72 kJ·mol-1 4.2.3 计算平衡组成 已知K ，起始浓度，求平衡浓度和转化率。 §4.2 标准平衡常数的应用 第四章 化学平衡 例：已知721K时，反应 K = 50.00，反应物起始浓度均为9.071mol·L-1，求HI平衡浓度及H2转化率。 H2(g )+I2 (g) 2HI(g) 4.3.1 浓度（分压）对化学平衡的影响 4.3