第5章 化学平衡吉林大学无机化学ppt课件.ppt

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1、第5章化学平衡PrinciplesofChemicalEquilibrium（化学反应限度问题）气态组分：溶液组分：对于一般的化学反应，在任一时刻下若体系达到平衡状态对于任意化学反应，其标准平衡常数的表达式为K称为标准平衡常数从实验角度所了解的化学平衡r正=r逆r正r逆反应物及生成物的浓度不再随时间发生变化平衡浓度[N2O4]/[NO2][N2O4]/[NO2]2[NO2]/molL-1[N2O4]/molL-10.0520.595112200.0240.1275.32200.0681.0

2、2152200.1012.2422220某温度下达到平衡后体系的组成存在着某种关系。经验平衡常数（Kp或Kc）一定温度下达到平衡时，系统的组成保持不变。此时生成物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数。对于aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)对于aA(c)+bB(c)yY(c)+zZ(c)平衡常数其数值只与温度有关。平衡常数数值越大，表示反应达到平衡时产物在平衡体系中所占的比例越大。平衡常数的数值与化学方程式的书写密切相

3、关，正逆反应的平衡常数互为倒数。经验平衡常数Kp、Kc一般是有量纲的量，只有当反应物的计量数之和等于生成物的计量数之和时，经验平衡常数才是无量纲的。标准平衡常数（1）K是无量纲的量；（2）只与温度有关；（3）其数值可以通过热力学计算获得；例题计算过氧化氢分解反应的标准摩尔吉布斯自由能变化，并求298K时反应的标准平衡常数。H2O2(l)＝H2O(l)＋1/2O2(g)解：查表计算298K反应的ΔrGmθ＝－116.7kJ·mol－1由式ΔrGmθ＝－RTlnKθ故298K时反应的标准平衡常数K

4、θ＝2.8×1020（4）利用等温式判别反应的方向——非标准状态下例题：273K时，水的饱和蒸气压为611Pa，该温度下反应的平衡常数K=6.8910-12，试利用计算结果说明实际发生的过程SrCl26H2O(s)失水风化，还是SrCl22H2O(s)吸水潮解？解：水的分压为611Pa时，故实际发生的过程是SrCl22H2O(s)吸水潮解（5）利用范特霍夫化学反应等温式，求算非标准状态下反应吉布斯自由能变。例题：CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)若使用真空泵使pCO2=10k

5、Pa,求算反应自发的最低温度？在pCO2=10kPa条件下，CaCO3的分解温度降至999.21K.小结如果T=298.15K，各物质都处于标准状态，则如果各物质都处于标准状态，而温度为任意温度T如果体系处于非标准状态，而温度为任意温度T等温等压条件下化学反应自发性判据-自由能变G5.3化学平衡的移动LeChatelier原理如果改变平衡系统的条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。Ifasystematequilibriumisdisturbedbyachangein

6、temperature,pressure,ortheconcentrationofoneofthecomponents,thesystemwillshiftitsequilibriumpositionsoastocounteracttheeffectofthedisturbance.1848年，法国科学家LeChatelier提出：1.浓度对化学平衡的影响对于溶液中的化学反应，平衡时,Q=当c(反应物)增大或c(生成物)减小时,Q<平衡向正向移动。当c(反应物)减小或c(生成物)增大时,

7、Q>平衡向逆向移动。应用：在实际生产中，在维持原有生产条件下，常常使一种价廉易得的原料适当过量，不但可以提高反应速率，还可以提高另一种原料的转化率。CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)Kc=9当CO和H2O的初始浓度为0.02mol/L，则CO的平衡转化率为75%；若CO的初始浓度为0.02mol/L,H2O的初始浓度增加至1.00mol/L，则CO的平衡转化率可达到99.8%。压力对气相物质参与化学反应平衡的影响改变部分物质的分压缩小体系的体积加入惰性气体1.改变部分物质分压

8、如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减小生成物的分压，使Q减小，导致Q<，平衡向正向移动。反之，减小反应物的分压或增大生成物的分压，使Q增大，导致Q>，平衡向逆向移动。2.改变体系体积对于有气体参与的化学反应aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)若体积压缩至原来的1/x时，反应商Q如何变化？对于气体分子数增加的反应，ΣB>0，xΣB>1，Q>K，平衡向逆向移动，即向气体分子数减小的方向移动。对于气体分子数减小的反应，ΣB<0，xΣB<1，Q