《无机及分析化学》第三章化学平衡1

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1、第四章化学平衡—、可逆反应和化学平衡取一固定体积的玻璃容器(10L),向体系中通入1molN2O4(无色)，等一段时间颜色逐渐加深成棕色。反应为N2O4(g)=2N02(g)正反应(1)用实验法新制备的NO?注入到同一种容器中,放置(2)到一定程度,颜色定不变°说明以上两个反应一段时间，颜色略浅©2N02(g)二N204(g)的速^度^相同o在同一条件下■既可以正向进彳亍.又可以逆向进彳亍的反应称为可逆反应。大多数化学反应是可逆反应。但有些逆反应倾向比较弱，从整体上看反应实际上足朝着一个方向进行的。如H202,M11O2催化分解，逆反应发生的条

2、件咼未具备，H2O2已分解完毕。习惯上称为不可逆反应©当正反应和逆反应达到一定程度。即Q正二。逆#0,即达到动态平衡时.即正反应和逆反应速度相等时,体系所处的状态称为化学平衡。化学平衡状态有以下几个重要特点①只有在4亘温条件下，封闭体系中进彳亍的可逆反应，才能飓立化学平衡，这是建立平衡的前提©(开放，有物质的变化)②正反应、逆反应速度相等是平衡建立的条件。③平衡状态是封闭体系中，可逆反应进行的最大限度©各物质浓度都不再随时间改变。这是立平衡的标志©④化学平衡是有条件的平衡。当外界素改变时,正.逆反应速度将发生变化，原有平衡将受到破坏，直到廷立新

3、的动态平衡。二、平衡常数对于N2O4(g)二2NO2(g)无论起始(N2O4)和(N02)为多少，在一定温度下到达平衡时，比值[N02]2/[N204]二0.36为—恒定值。在任一指定遍度下，比值[NO2]2/[N204]是一个常数，与起始时N2O4和NO?的量，容器的体积或总压力无关。这个常数叫做反应的平衡常数(Kc)01、Kc的一般形式和性质对于上面的反应Kc=[NO2]彳/[N2O4]对于一切可逆反应:aA+bBdD+eE在一定温度下，反应物A、B和产物D、E的平衡浓度都有如下关系。Kc=CDdCEe/CAaCBb上式表示：在一定温度下，

4、某一可逆反应达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。这个关系称为化学平衡定律。应用此定律比陈述此定律容易傅多。同时应指出，平衡常数和物质的初始浓度无关，并与反应是从正方向进彳亍还是从逆方向开始进行无关。在一定温度下，无论起始浓度如何，也不管反应从哪个方向开始进彳亍I后所达到的平衡状态都存在Kc的关系2、书写平衡常数关系式的规则(1)我们所书写的Kc表达式取决于描述该平衡体系的化学方程式。如N204(g)=2N02(g)Kc二[N02]2/[N204]还可以写成：1/2N204(g)=N02(g)则Kc‘=[N

5、O2]/[N204]1/2还可以写成：2N02(g)=N2O4(g)贝!JKc〃二[N204]/[N02]2Kc的数值只有在同某个特定的化学方程式相结合时才有意义。(2)如果反应涉及纯液体或纯他们的浓度项不出现在Kc表达式中©为他们的浓度是定不变的，化学平衡关系式只包括气体物质和溶液中各溶质的浓度。CaCOs(s)=CaO(s)+CO2(g)Kc二[C02]C02(g)+H2(g)=CO(g)+H20(l)Kc二[CO]/[C02][H2](CaCO3),(CaO),液体项(也0(1))全体项部略去。(3)如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系

6、式中oCr2O72"+H20=2CrO42~+2H+Kc=[Cr042-]2[H+]2/[Cr2O72-]=2.3x10"15但在mm水溶液中的反应.如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在^平衡关系式中C2H50H+CH3COOH=CH3COOGH5+H20Kc二[CH3COOC2H5][H2O]/[C2H5OH][CH3COOH](4)对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以用平衡时的摩尔浓度表示夕卜.也可以用平衡时各气体的倉些来表示。N2(g)+3H2(g)二2NH3(g)Kc=[NH3]2/[N2][H2]3也可以

7、：Kp二[(PNH32/(PN2•PH23)]同一个化学反应中，Kc和Kp的关系为：PV=nRT摩尔浓度二n/V=P/RT对于一般反应aA+bB=dD+eE各物质的平衡分压为Pa,Pb,Pd,Pe贝!J：Pa=[A]RTPb=[B]RTPD二[D]RTPe二[E]RTKp=PDd-PEe/PAa-PBb二[Dr[E]e/[A]a[B]b(RT)(d+e)-(a+b)An=(d+e)—(a+b)Kp二Kc(RT)An当An=0时，Kp=Kc请注意R的取值与P(atm)和浓度(mol/L)有关©(Oe0821atm・L/moleK)o无量纲3、平衡

8、常数的意义(1)平衡常数数值的大小可以判断反应进彳亍的程度，估计反应的可能性。平衡状态是反应进行的最大限度。Kc值很小的平衡体系.平衡时产物的浓度很小