化学平衡和平衡移动原理.ppt

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1、第三章化学平衡和平衡移动原理3.1化学平衡3.2化学平衡的移动章总目录要求：平衡常数与转化率。利用平衡常数的计算。13.1化学平衡3.1.1可逆反应在一定的条件下，既可向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。例：aA+dDgG+hH23.1.2化学平衡在可逆反应中，正反应和逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态称为化学平衡。如：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)正逆反应达动态平衡。3平衡态的特点：1.v正=v逆（动态）2.反应物和产物的浓度不再改变。3.化学

2、平衡是有条件的平衡。4C为平衡时的浓度对气相反应，平衡浓度也可用各气体分压表示，此时平衡常数用Kp表示。根据理想气体分压与浓度的关系：p=nRT/V=cRT，Kp=Kc(RT)ΔnaA+bB=gG+hH3.1.3化学（经验）平衡常数5例1（2006）配制KI（0.100mol·L-1）－I2的水溶液，用0.100mol·L-1Na2S2O3标准溶液测得c(I3-+I2)=4.85×10-3mol·L-1。量取50.0mLKI-I2溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c(I2

3、)=2.60×10-3mol·L－1。已知实验温度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85:1。求水溶液中I2+I-=I3-的平衡常数。【答：先求c(I2)：设萃取平衡时，水溶液中c(I2)为x，c(I2,CCl4)/c(I2,H2O)=2.60×10-3mol·L-1/x=85x=2.60×10-3mol·L-1/85=3.06×10-5mol·L-1水溶液中I2+I-=I3-平衡浓度（mol·L－1）I2：3.06×10-5；I3－：(4.85－2.60)×10－3－3.06×10-5=2.22×10-3I

4、－：0.100－2.22×10－3=0.098K=2.22×10－3/(0.098×3.06×10－5)=7.4×102L·mol-1】讨论：未考虑萃取对平衡的影响？平衡移动不影响c(I3-+I2)。6例2（2006试题）下面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应X⇌Y的进程图解。图中的“”是X，“”是Y。ABCD1图中的纵坐标表示（填入物理量，下同）；横坐标表示。X和Y的摩尔百分数。2平衡常数K最小的图是。A3平衡常数K最大的图是。B4平衡常数K=1的图是。C7例3（2006）有人设计

5、了如下甲醇（methanol）合成工艺：其中，（1）为甲烷气源，压强250.0kPa，温度25℃，流速55.0m3·s－1。（2）为水蒸气源，压强200.0kPa，温度150℃，流速150.0m3·s－1。合成气和剩余反应物的混合物经管路（6）进入25℃的冷疑器（condenser），冷凝物由管路（7）流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经（6）进入25℃冷凝器，甲醇冷凝后经管路（8）流出，其密度为0.791g·mL－1。1分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。CH4（g）+H2O（g）=CO

6、（g）+3H2（g）CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）2假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的量。n(CH4）=（250.0×103×55.0）/（8.314×298）=5.55×103（mol）n[H2O(g)]=（200.0×103×150.0）/（8.314×423）=8.53×103（mol）经步骤A后在③中过量的H2O（g）=8.53×103－5.55×103=2.98×103mol。8在步骤A中生成的CO和H2的摩

7、尔比为1:3，而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2，故经步骤B后剩余的H2为5.55×103mol。3实际上，在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压（总压强为10.0MPa）。4当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，计算平衡常数。(?)热力学平衡常数？9标准生成自由能与非标准生成自由能的关系：范托夫等温方程：△fG=△fG+RTlna式中a为活度。对气体：a=p/p；对溶液：a=c/c△rGm=∑(n△fGm)产-∑(n△fGm)反对反应：aA+dDgG+hH等温

8、等压下，推得：△rG=△rG+RTln(aGgaHh/aAaaDd)式中：aGgaHh/aAaaDd=Q：活度商3.1.4标准平衡常数10△G=△G+RTln气体反应：aA+dDgG+hH等温等压下：反应达平衡时，△G=0：△G=-RTln△G=-RTlnKK称为标准平衡常数。11在稀溶液中进行的反应：同理，平衡时△G=0，△G=-RTlnKK亦称为标准平衡常数。12标