天津大学无机化学课件第二章化学反应的方向速率和限度.ppt

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1、2007-5-27第三节化学反应的限度无机化学多媒体电子教案第二章化学反应的方向、速率和限度第三节化学反应的限度8/6/20211无机化学2007-5-272-3-1可逆反应与化学平衡2-3-1可逆反应与化学平衡可逆反应和不可逆反应不可逆反应——反应物能全部转变为生成物,亦即能进行到底的反应例如：HCl+NaOH→NaCl+H2OMnO2,2KClO32KCl+3O2↑8/6/20212无机化学2007-5-27可逆反应和不可逆反应可逆反应当p=100kPa、T=773K，SO2与O2以2:l体积比在密闭容器内进行反应

2、时,SO2转化为SO3的最大转化率为90％。因为SO2与O2生成SO3的同时,部分SO3在相同条件下又分解为SO2和O2。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)V2O5可逆反应——同一条件下可同时向正、逆两个方向进行的反应8/6/20213无机化学2007-5-27化学平衡在一定的温度下,反应物在密闭容器内进行可逆反应,随着反应物不断消耗、生成物不断增加,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,反应进行到一定程度,正反应速率和逆反应速率相等,各反应物、生成物的浓度不再变化,这时反应体系所处的状态称为“化学平衡”υ正＝υ

3、逆υ正υ逆υt8/6/20214无机化学2007-5-27化学平衡的特征反应达到平衡后,只要外界条件不变，反应体系中各物质的量将不随时间而变。化学平衡是一种动态平衡，即单位时间内反应物的消耗量和生成物的生成量相等。化学平衡是有条件的,在一定外界下才能保持平衡，当外界条件改变时，原平衡被破坏，建立新平衡。8/6/20215无机化学2007-5-272-3-2化学平衡常数2-3-2化学平衡常数实验平衡常数如　可逆反应：cC(g)+dD(g)yY(g)+zZ(g){c(Y)}y{c(Z)}zKc=───────{c(C)}c{

4、c(D)}d{p(Y)}y{p(Z)}zKp=───────{p(C)}c{p(D)}d∆n=(y+x)-(c+d)Kc浓度平衡常数Kp分压平衡常数实验平衡常数Kc、Kp数值和量纲随分压或浓度所用的单位不同而异(∆n=0除外)8/6/20216无机化学2007-5-272-3-2化学平衡常数实验平衡常数平衡常数是表明化学反应可能完成的最大限度的特性值。平衡常数越大,表示反应进行得越完全。一定温度下，不同的反应各有其特定的平衡常数。平衡常数值与温度及反应式的书写形式有关，但不随浓度、压力而变。利用平衡常数表达式计算时，固体

5、、纯液体或稀溶液的溶剂的“浓度项”不必列出。8/6/20217无机化学2007-5-27例反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)1000K达平衡时,c(CO)=c(H2)=7.6×10-3mol·L-1,c(H2O)=4.6×10-3mol·L-1,平衡分压p(CO)=p(H2)=6.3×104Pa,p(H2O)=3.8×104Pa,试计算该反应的Kc、Kp解：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)平衡浓度/(10-3mol·L-1)4.67.67.6c(CO)·c(H2)(7.6×10-3)2c(H2

6、O)4.6×10-3Kc==mol·L-1=1.3×10-2mol·L-18/6/20218无机化学2007-5-27例反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)1000K达平衡时,c(CO)=c(H2)=7.6×10-3mol·L-1,c(H2O)=4.6×10-3mol·L-1,平衡分压p(CO)=p(H2)=6.3×104Pa,p(H2O)=3.8×104Pa,试计算该反应的Kc、Kp解：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)平衡分压/(104Pa)3.86.36.3p(CO)·p(H2)(6.3×1

7、04)2p(H2O)3.8×104Kp==Pa=1.0×105Pa8/6/20219无机化学2007-5-27实验平衡常数气相反应:Kp=Kc(RT)n例反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)Kc=1.3×10-3mol·L-1Kp=1.0×105Pan=(1+1)-1=1Kp=1.3×10-3×(8.314×1000)1×103Pa=1.0×104Pa8/6/202110无机化学2007-5-27标准平衡常数由化学反应等温方程式导出ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ体系处于平衡状态ΔrGm＝0，则J=KΔr

8、Gm=-RTlnK-ΔrGmlnK=───RTK——标准平衡常数8/6/202111无机化学2007-5-27例计算反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)温度为298.15K和1173K时的K解：C(s)+CO2(g)2CO(g)∆fHm/(kJ·mol-1)0-393.509-110.525Sm/(J·mol-1