东北大学无机化学课件：第5章 无机化学-化学平衡原理.ppt

第5章 化学平衡原理 化学平衡与标准平衡常数 化学反应商及化学反应等温方程式 标准平衡常数的计算 影响化学平衡移动的因素 5.1 化学平衡与标准平衡常数 5.2 标准平衡常数的计算 5.3 化学平衡的移动 作业：102页 6、7、9、11、13 * * 一、可逆反应与不可逆反应 可逆反应：在一定条件下，一个化学反应既可以按照反应方程式 从左向右进行，又可以从右向左进行，这样的反应叫做可逆反应。 例：2SO2+O2 ＝2SO3 V2O5 不可逆反应：一定条件下，反应物几乎全部转变为生成物的反应 例：2KClO3 2KCl+3O2 化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应体系中，正、逆反应 速率相等，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态。 (2)是动态平衡。当外界条件改变时，平衡就会被破坏，在 新的条件下又会建立新的平衡状态。 (3)在平衡状态下，各反应物和生成物的量不随时间而改变。 特征：(1) 正= 逆≠0，正、逆反应并没有停止，只是速率相等。 二、化学平衡状态 三、 标准平衡常数 对于任意反应：aA+bB ?cC+dD Kc= Cc(C)Cd(D) Ca(A)Cb(B) Kp= Pc(C)Pd(D) Pa(A)Pb(B) 注意：Kc 和 Kp都是有单位的。 例：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) T=773K：Kc=6.43ⅹ10-2(mol·L-1)-2 Kp1=1.60 ⅹ10-5(atm) -2 Kp2=1.56 ⅹ10-15(Pa) -2 1、经验平衡常数 2、标准平衡常数 对于任意反应：aA(aq)+bB(aq) ?cC(aq)+dD(aq) K?= [C (C)/C ?]c [C (D)/C ?]d [C (A)/C ?]a [C (B)/C ?]b 若为气相反应： aA(g)+bB(g) ?cC(g)+dD(g) K ? = [P (C)/P ?]c [P (D)/P ?]d [P (A)/P ?]a [P (B)/P ?]b 说明： 固体、液体或稀溶液的溶剂，在平衡常数的表达式中不出现。 组分是气体，以相对分压表示；组分是溶质，以相对浓度表示。 例：MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)?Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l) K?= [C (Mn2+)/C ?]1[P (Cl2)/P ?]1 [C (H+)/C ?]4 [C (Cl-)/C ?]2 平衡常数表达式与反应方程式相对应。对于同一个化学反应， 用不同的反应方程式表示，其平衡常数数值不同。 例：H2(g)+I2(g)?2HI(g) 1/2H2(g)+1/2I2(g)?HI(g) HI(g) ? 1/2H2(g)+1/2I2(g) 1 K1? = K2? = K3? [P (HI)/P ?]2 [P (H2)/P ?]1 [P (I2)/P ?]1 K1?= [P (H2)/P ?]1/2 [P (I2)/P ?]1/2 [P (HI)/P ?] K2?= [P (H2)/P ?]1/2 [P (I2)/P ?]1/2 [P (HI)/P ?] K3?= (3) 标准平衡常数K?是一个无量纲的数。 K?=k正/k逆 (4) K?表明了反应进行的程度。 K?愈大，表明正反应进行得越完全。 (5) K?是温度的函数，与浓度无关。 对于吸热反应： △H 0，Ea正 Ea逆，T↑, k正↑ k逆↑, K? ↑ 对于放热反应： △H 0，Ea正 Ea逆，T↑, k正↑ k逆↑, K? ↓ 练习：写出下列反应的标准平衡常数： CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g) H2O (l)? H2O (g) 3Br2(g)+6OH-(aq) ?5Br-(aq)+BrO3-(aq)+3H2O(l) 3、多重平衡规则 当几个反应式相加或相减得到另一反应式时，其平衡常数等于 几个反应平衡常数的乘积或商。 例1：已知反应：NO(g)+1/2Br2(l)=NOBr(g)，25℃时， K1 ? =3.6x10-15, Br2(l)的饱和蒸气压为0.0284MPa。 求： 25℃时， NO(g)+1/2Br2(g)=NOBr(g)的K ?。 解：根据Br2(l)的饱和蒸气压可计算下面平衡的平衡常数： (2) Br2(l) = Br2(g) K2 ?=P Br2 / P ?=0.0284MPa/100kPa=0.284 (3) 1/2Br2(l) = 1/2Br2(g) K3 ?=(K2 ?)1/2=0.533 (1)-(3)： NO(g)+1/2