分压平衡常数.ppt

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1、3-2平衡常數平衡常數3-2化學反應達到平衡時，反應進行的程度可能有很大的差異，有些幾近「完全」反應才達平衡，有些則進行極小的程度即達平衡。這些反應之間的差異，都可以用平衡常數來表達。3-2.1平衡常數表示式3-2.2分壓平衡常數3-2.3勻相平衡與不勻相平衡3-2.4平衡常數的應用平衡常數表示式3-2.1化學是一門實驗的科學，化學平衡概念的發展便是如此。1864年，挪威化學家古柏格(C.M.Guldberg，1836～1902)和威格(P.Waage，1833～1900)在研究許多化學反應之後發現，當一個可逆反應在

2、定溫時達平衡，其產物濃度的係數次方之乘積與反應物濃度的係數次方之乘積的比值恆為一常數。平衡常數表示式3-2.1以可逆反應aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)說明：lA、B為反應物，C、D為產物，a、b、c、d分別為係數，當此反應達平衡時，各物質濃度間有如式：[A]、[B]、[C]、[D]為各物質之體積莫耳濃度。平衡常數表示式平衡常數平衡常數表示式3-2.1平衡常數表示式的表示法係根據化學反應式而來，平衡常數隨反應式而變：平衡常數表示式(1)反應式逆寫，平衡常數變為原平衡常數之倒數。平衡常數表示式3-2.1平

3、衡常數表示式的表示法係根據化學反應式而來，平衡常數隨反應式而變：平衡常數表示式(2)若反應式各物質係數皆乘以n倍，則其平衡常數表示式成為：⇒新平衡常數為原平衡常數之n次方平衡常數表示式3-2.12.若一個反應是兩個或兩個以上相關反應的總和，則其平衡常數為該個別反應的平衡常數之乘積。例如：平衡常數表示式⇒K3＝K1K2式(1)＋式(2)得式(3)平衡常數表示式3-2.13.同理，當兩個反應式相減得第三個反應式時，第三個反應式之平衡常數，為該兩反應平衡常數之商。例如：平衡常數表示式式(3)－式(1)得式(2)平衡常數表

4、示式3-2.1500℃時，哈柏法製氨(N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g))所測得之實驗數據如下：不論各物質之初濃度為何，將達平衡時各物質平衡濃度代入平衡常數表示式，所得平衡常數恆為6.02×10－2。三組實驗中，每一組的平衡濃度皆稱為一個平衡位置。定溫下，一個反應的平衡位置有無限多個，但僅存在一個平衡常數。範例3-3於1000K時，反應：N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)的平衡常數為5.0×10－9，在同溫下，4NO(g)⇌2N2(g)+2O2(g)的平衡常數應為何？解答將第一個反應式係數乘以2倍，再將反應式

5、逆寫，即成為第二個反應式。設第一個反應式的平衡常數為K1，第二個反應式的平衡常數為K2。練習題3-3若A＋B⇌C的平衡常數為4.0；2A＋D⇌C的平衡常數為6.0，則C＋D⇌2B的平衡常數為何？(A)0.38(B)0.67(C)1.5(D)2.7(E)9.0則②－①×2可得C＋D⇌2B故解答分壓平衡常數(Kp)3-2.2前述的平衡常數都是以平衡時各物質的濃度表示，常以K或Kc表之。若平衡系中有氣態物質者，也可用其分壓代替濃度，所求得的平衡常數以表示，稱為。哈柏法製氨反應，以分壓表示，其平衡常數表示式為Kp分壓平衡常數

6、3-2.2Kc與Kp的關係∆n=(c+d)－(a+b)氣相平衡系　：aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)分壓平衡常數(Kp)範例3-4光氣(COCl2)是一種戰爭用的毒氣，27℃時，光氣生成反應CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)的分壓平衡常數Kp＝1.50×108(分壓皆以atm為單位)，則其濃度平衡常數Kc為何？解答Δn＝－1，所以Kc＝Kp(RT)＝1.50×108×0.082×300＝3.69×109練習題3-4在反應中，Kc與Kp的關係為何？解答4H2(g)+CS2(g)⇌CH4(g)+2

7、H2S(g)將Δn＝(1＋2)－(4＋1)＝－2代入，可得Kp＝Kc(RT)－2，移項得勻相平衡與不勻相平衡3-2.3反應物與產物皆為同相者，此類反應稱為勻相平衡。氣相的勻相平衡系中，各物質的濃度或分壓均為可變量，故皆須表示在平衡常數表示式中。但在水溶液系統的勻相平衡系中，常有水參與反應，此時水的濃度幾乎不變，可視為常數，故不列入平衡常數表示式中。勻相平衡與不勻相平衡3-2.3以醋酸在水溶液中的解離反應為例：注意：水在非水溶液中必須列入表示式：勻相平衡與不勻相平衡3-2.3在平衡系中，若各物質之狀態不只一相者，稱為不

8、勻相平衡。在不勻相平衡系中，固態及液態物質的濃度並不隨反應進行而改變，故皆不列入平衡常數表示式中。例如，工業上利用碳酸鈣的熱分解反應製造石灰：在此反應中，碳酸鈣與石灰為固態物質，其濃度為定值，故不列入平衡常數表示式中。勻相平衡與不勻相平衡3-2.3開始時兩容器中含有不同量的CaCO3和CaO，但在同溫達平衡時，容器中CO2的分壓相同。勻相平衡與