全日制高校普通化学》之《化学平衡》.ppt

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1、第四章化学平衡§4-1标准平衡常数1.1可逆反应与化学平衡1.可逆反应定义：一个化学反应在同一条件下，可以从左向右进行，也可以从右向左进行。可逆反应进行的最大限度就是达到平衡状态。NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)2.化学平衡状态定义：当正反应速率与逆反应速率相等时，反应系统中各物质的浓度(或分压)，在宏观上不再随时间的变化而变化。3.化学平衡的基本特征(1)平衡后各组分浓度不再变化。(2)化学平衡是动态平衡。(3)化学平衡是相对的、暂时的、有条件的平衡。1.2标准平衡常数对封闭

2、体系而言，对任一可逆的化学反应：aA+dDgG+hH在指定温度下达到平衡时K=如果各物质对应的都为气体，则表示为：K=以上都是实验测得平衡时各物质的量，称之为实验平衡常数，通常是有单位的量。本册书中只讨论标准平衡常数。1.标准平衡常数表达式若反应为液相化学反应对任一可逆的化学反应：aA+dDgG+hH定义：根据热力学函数计算求得的平衡常数称为标准平衡常数，又称热力学平衡常数。符号KK=式中，为相对浓度，无量纲；为气体相对分压，无量纲。式中，结论：①在一定温度下平衡态化学反应，产物相对浓度(或分压

3、)的乘幂与反应物相对浓度(或分压)的乘幂之比为常数。②K值的大小表明化学反应进行程度的不同，③标准平衡常数只与反应温度有关，而与平衡组成无关2.使用标准平衡常数表达式的注意事项（1）气相反应：各物质的量用相对分压表示，如：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)KΘ=如果各物质对应的都为气体，则表示为：P=100kPa，为标准压力。K=（2）液相反应：各物质的量用相对浓度表示，如：HAc=H++AcKΘ=（3）纯固体或纯液体参加的反应，它们的浓度可视为常数，故不写在平衡常数表达式中，如：Ca

4、CO3(s)=CaO(s)+CO2(g)（4）稀溶液中有水参加，则水的浓度看做常数，不必写在平衡常数表达式中，如：Cr2O72(aq)+H2O(l)=2CrO42(aq)+2H+(aq)2但在非水溶液中反应时，若有水参加时，水的浓度不能看做常数，必须写在平衡常数表达式中，如：C2H5OH(1)+CH3COOH(1)=CH3COOC2H5(1)+H2O(1)（5）多重平衡原则：某反应由几个反应完成，则总反应平衡常数为各反应平衡常数之积，如：A+B=ABAB+B=AB2A+2B=AB2（6）平衡

5、常数与反应式的写法有关。例如合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)N2(g)+H2(g)=NH3(g)K1=(K2)2（7）可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数。2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)§4—2吉布斯自由能变与化学平衡2.1吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系1.化学反应等温式上一章，知道自由能改变rGm的计算方法;若体系中各物质不是处于标准态，如何来判定反应在一定的条件写能否发生？实例：在恒温恒压下，电池反应:Zn（s）+Cu2+（l）=Zn2+（l）+Cu（s

6、）CuSO4／mol∙L1ZnSO4／mol∙L1光强│电功││∆rGm│Ａ１１Ｂ１0.01Ｃ0.011最亮最暗中间中间最大最小设在化学反应的过程中，化学能全部转变成电能，∆rGm＝Ｗ有用功（因为自由能改变的物理意义是化学反应做最大有用功的量度。）最大最小中间实验表明：相同的温度和压力下，同一反应因反应物的浓度不同，反应的自由能改变也不同。在标准状态下，不同反应的∆rGm不同，这是物质的本性决定的。同一反应，因物质浓度不同反应的自由能改变∆rGm也不同，这充分说明：物质的浓度（或分压）对反应

7、的自由能改变也有贡献。热力学证明：定温定压下，物质本性部分(rGm)和物质浓度(或分压)部分共同贡献才是这个化学反应的吉布斯自由能变(rGm)。对任意一个化学反应：aA+dD=gG+hHrGm、rGm及浓度的关系是：（化学反应等温式）液相反应：rGm=rGm+RTln气相反应：rGm=rGmΘ+RTln化学反应等温式相对值的乘幂之比称为浓度商（或分压商），用符号Q表示，即：Qｃ=或Qｐ=计算定温任意状态下化学反应的摩尔吉布斯自由能变rGm(T)rGm(T)=rGm+RTln

8、Q对任一化学反应当rGm=0,达到平衡时，此时Q=KrGm=rGm+RTlnQrGm=RTlnK即，0=rGm+RTlnKlnKΘ=2.反应的标准摩尔吉布斯自由能变（rGm）与标准平衡常数（K）的关系:3.用rGm判断反应方向rGm=rGm+RTlnQ=RTlnK+RTlnQ=RTln＜l，rGm＜0，反应正向自发进行；当Q＜K时，＞1，rGm＞0，反应逆向自发进行；当Q＞K时，=1，rGm=0，反应处于平衡状态；当Q=K时，2.2标准平衡常数的计算及应用1.标准平