大学化学第四章化学平衡.ppt
第四章化学平衡,材料科学与工程学院,41 可逆反应与化学平衡,一、可逆反应 1、定义：在同一条件，即可正向进行，同时又可逆向 进行的化学反应。可逆反应一般用“”表示 正反应：从左向右的反应；逆反应：从右向左的反应。,不是可逆反应,第四章化学平衡化学平衡常数,2、可逆反应的特点：可逆反应的反应物不能全部转化为产物大多数反应是可逆反应，不可逆反应是极少的 不同的化学反应，其可逆程度不同，如 2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),第四章化学平衡化学平衡常数,二、化学平衡,第四章化学平衡化学平衡常数,1、化学平衡：指正反应和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度或压力不随时间变化的状态。,2、化学平衡的特征,(3)平衡状态是可逆反应进行的最大限度，,(1)前提：恒温条件下，封闭体系中进行的可逆反应,(2)条件：v=v0，动态平衡,(4)标志：反应物和生成物的浓度不随时间而变化。,(5)化学平衡是有条件的动态平衡,第四章化学平衡化学平衡常数,第四章化学平衡化学平衡常数,4-2 化学平衡常数,一、经验平衡常数,1、浓度平衡常数,大量实验证明，对任一化学反应,第四章化学平衡化学平衡常数,在一定温度下，当反应达到平衡时,（5.1）和（5.2）式也可写成如下的形式：,Kc：浓度平衡常数,第四章化学平衡化学平衡常数,Kc表示反应进行的程度；Kc与反应物和生成物的初始浓度无关；Kc与反应方向无关，但与反应方程式的书写有关；Kc有单位，,2、压力平衡常数,对于均相气态反应：,Kp的单位：,第四章化学平衡化学平衡常数,3、以摩尔分数表示的平衡常数Kx,Kx无单位。,4、书写平衡常数的规则,第四章化学平衡化学平衡常数,多相反应中，气体组分用平衡分压表示，溶液中的组 分用平衡浓度表示，纯固体和液体的浓度视为1，不 代入式中。在水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则水的 浓度也视为1。多相反应的平衡常数用K表示。,第四章化学平衡化学平衡常数,二、标准平衡常数,1、标准平衡常数的表达式,对于一个复相反应：,第四章化学平衡化学平衡常数,K无单位K只是温度的函数在写K的表达式时，由于C=1，所以常省略不写。,2、多重平衡原则,如果一个化学反应是若干个分反应的代数和（差），在相同温度下，这个化学反应的标准平衡常数就等于分反应的标准平衡常数的积（商）。,第四章化学平衡化学反应等温式,4-3 化学反应等温式,一、化学反应等温式,根据热力学原理，对于一个任意态下的化学反应，其摩尔吉布斯自由能变为：,根据此式可判断任一时刻和任一状态下反应的方向。,Q：反应商,第四章化学平衡化学反应等温式,当化学反应处于平衡状态时，rGm=0，此时Q=K，则,把此式代入到上式中，有,当Q K时，反应难以正向自发进行。,第四章化学平衡化学反应等温式,二、标准平衡常数及化学反应等温式的应用。,1、根据K的大小可以判断反应进行的程度,2、根据K计算平衡浓度、平衡分压和转化率,第四章化学平衡化学反应等温式,3、K和rGm的互算,解：,计算600K时的,297.04 0-395.72,/kJ.mol-1,248.11 205.3 256.65,/J.mol-1K-1,第四章化学平衡化学反应等温式,K=7.99106,而298.15K，K=3.341024 显然T增大，K减小。,Question,已知空气压力p=101.325KPa，其中所含CO2的体积分数0.030，试计算此条件下将潮湿Ag2CO3固体在110的烘箱中烘干时热分解反应的摩尔吉布斯函数变。问此条件下，Ag2CO3(s)AgO(s)+CO2(g)的热分解反应能否自发进行?有何方法阻止？,解：,Ag2CO3(s)AgO(s)+CO2(g)fHm-505.8-30.05-393.509 KJ/molSm 167.4 121.3 213.74 J/molk,可求得：rHm=82.24KJ/mol rSm=167.6J/molK,第四章化学平衡化学反应等温式,CO2的分压为：p=101.3250.03030Pa,Ag2CO3固体在110的烘箱中烘干时热分解反应的摩尔吉布斯函数变为：,rGm(383K)rGm(383K)+RTlnQ 82.24-3830.16768.31410-3383ln30/105 18.0525.83 7.78KJ/mol(该温度下碳酸银会分解),为了避免Ag2CO3的分解，应通入含CO2分压较大的气流进行干燥。CO2分压至少应为：,第四章化学平衡化学反应等温式,rGm(383K)rGm(383K)+RTlnQ0,4-4 化学平衡的移动,第四章化学平衡化学平衡的移动,一、浓度对平衡的影响,平衡时：Q=K,增大反应物的浓度，Q K，平衡正向移动；,减小产物的浓度，Q K，平衡正向移动；,反之，Q K，平衡逆向移动；,二、压强对平衡的影响 只对有气体参加的反应产生影响,第四章化学平衡化学平衡的移动,若体系的总压力增大为原来的n倍，则,第四章化学平衡化学平衡的移动,若 B 0，QK，平衡逆向移动；,若 B 0，QK，平衡正向移动；,若 B=0，Q=K，平衡不移动。,压强的变化只对反应前后气体分子数目有变化的反应有影响。增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增加的方向移动。,结论,第四章化学平衡化学平衡的移动,补充：惰性气体对平衡的影响,在恒温恒压下，若加入惰性气体，即n总增大，则：B 0，平衡正向移动；B 0，平衡逆向移动；B=0，平衡不移动。,在恒温恒容下，若加入惰性气体，平衡不移动。,得到,不同温度,第四章化学平衡化学平衡的移动,三、温度对平衡的影响,第四章化学平衡化学平衡的移动,四、Le Chatelier 原理,1848年，法国科学家Le Chatelier 提出：,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.,反应I2（g）=2I（g）达平衡时：,（1）升高温度，K，,原因是；,（2）压缩气体时，I2（g）的离解度，,原因是；,（3）恒容时加入N2，I2（g）的离解度，,原因是；,（4）恒压时加入N2，I2（g）的离解度，,原因是.,第四章化学平衡化学平衡的移动,
