【课件-无机化学】_5+3临床 化学平衡

1,第一节 化学平衡常数 The Equilibrium Constant 第二节 化学平衡的移动 The Shift of Chemical Equilibrium,第五章 化学平衡,2,3,一、可逆反应 (reversible reaction),在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。,注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物。,第一节 化学平衡常数,（The Chemical Equilibrium Constant）,4,二、化学平衡,在一定条件下，化学反应的正反应速率与逆反应速率相等，体系中各种物质的浓度不再随时间变化而发生改变的状态，称为化学平衡状态 。,（The Concept of Equilibrium）,5,Once equilibrium is achieved, the amount of each reactant and product remains constant,化学平衡（标志）: 各种物质的浓度恒定,6,As a system approaches equilibrium, both the forward and reverse reactions are occurring. At equilibrium, the forward and reverse reactions are proceeding at the same rate.,化学平衡（实质）: 正、逆反应速率相等,v+= kf cA,v-= kr cB,对于可逆反应 A B,7,1. 平衡浓度与相对平衡浓度,平衡浓度（分压） 处于化学平衡状态下的各物质的浓度(分压)称为平衡浓度(分压)，用 B ( p) 表示。即 B 为反应达到平衡时，物质 B 的浓度(mol/L),三、平衡常数 （The Equilibrium Constant）,8,1. 平衡浓度与相对平衡浓度,相对平衡浓度（分压） 平衡浓度(分压)与标准态浓度 c (压力 p )的比值称为相对平衡浓度(分压)。 物质 B 的相对平衡浓度 = B/ c 物质 B 的相对平衡分压 = p/ p c = 1 mol/L, p = 100 kPa,9,在可逆反应达成平衡时，产物的相对平衡浓度幂的乘积与反应物的相对平衡浓度幂的乘积之比为一个常数，称为标准平衡常数 K ,可逆反应 aA + bB dD + eE,幂:以方程式中相应的计量系数为指数,2. 标准平衡常数,10,3. 标准平衡常数表达式,为简化书写， 有时 c 可以省略,11,密闭容器730.6K,平衡常数和起始加入反应物的浓度无关,12,54.5,54.6,54.4,54.3,密闭容器 698.6K,温度改变，平衡常数发生改变,13,平衡常数：定量的衡量化学反应进行的程度,If K 1, the reaction is product-favored; product predominates at equilibrium,If K << 1, the reaction is reactant-favored; reactant predominates at equilibrium,14,4.书写和应用平衡常数时应注意,（1）在平衡常数表达式中各物质的浓度或分压都应该是平衡时的浓度或分压。,（2）如果在反应体系中有固体、纯液体或溶剂参与反应时，不将其写入平衡常数表达式中。,K = Ag + 2CrO42-,为简化书写， 有时c 可以省略,15,1/2N2O4(g) NO2(g),N2O4(g) 2NO2(g),（3）反应方程式中计量系数不同，平衡常数表达式不同，平衡常数值也不等。,16,正逆反应平衡常数,17,四、多重平衡,（ Multiple Equilibrium）,在一定条件下，如果在一个反应体系中，有一个或多个组分同时参与两个以上的化学反应，并共同达到化学平衡，这种状态称为多重平衡状态，简称多重平衡。,18,当体系达到平衡状态时，上述两个平衡同时存在于溶液中，组分 和H3O+ 同时参与了平衡1和平衡2。在溶液中， 及H3O+的浓度恒定，并分别满足K 1 和K 2 ，此时H2CO3溶液处于多重平衡状态。,如：在H2CO3水溶液中，存在着如下平衡,19,多重平衡的平衡常数,平衡1: H2CO3 (aq) + H2O (l) H3O+(aq) + (aq),平衡2： (aq) + H2O (l) H3O+ (aq)+ (aq),平衡 H2CO3 (aq) + 2H2O(l) 2H3O+ (aq) + (aq),K ,K K 1 K 2,20,多重平衡规则,在多重平衡体系中，如果一个反应由另外两个或多个反应相加或相减而来，则这个反应的平衡常数等于这两个或多个反应平衡常数的乘积或商，这个规律叫做多重平衡规则。,21,化学平衡 (小结),可逆反应 化学平衡 标准平衡常数 (与温度有关）,vf = vr,22,写出下列反应的标准平衡常数表达式： （1）N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) （2）Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq) （3）ZnS(s) + 2H3O+(aq) Zn2+(aq) + H2S(g) + 2H2O(l) 解：上述反应的标准平衡常数表达式分别为：,23,五、吉布斯能变与标准平衡常数,1. 化学反应等温式 (vant Hoff 等温式),（反应在非标态下进行时的吉布斯能变的计算公式）,rGm = rG m + RT lnQ,可逆反应 aA + bB dD + eE,24,反应商是反应进行到某一时刻(开始或 t = n 分钟时)，产物相对标准浓度(or分压)幂的乘积比反应物相对标准浓度(或分压)幂的乘积。,25,当反应达到平衡时，反应的rGm = 0,2.标准平衡常数与标准吉布斯能变的关系,即rGm = rG m + RT lnQ = 0, 达成平衡， Q = K ， rG m + RT ln K = 0,重要!,26,当 Q K ，则rGm 0，正向反应自发； 当 Q K ，则rGm 0，反应达到平衡； 当 Q K ，则rGm 0，逆向反应自发,故标准平衡常数K 也可以作为化学反应自发性的判据,3. 用标准平衡常数判断化学反应的方向,rGm = RT ln(Q/ K ),27,若 Q 值与 K 相差越大，则反应自发地从非平衡态向平衡态进行变化的趋势也越大。,小结： K 与 Q 的关系,如果反应商 Q 不等于 K ，表明反应体系处于非平衡态，体系就有自发变化使其处于平衡态的趋势。,当反应达到平衡时，Q K ,28,1、什么叫化学平衡的移动？导致化学平衡移动的原因是什么？ 2、影响化学平衡移动的外界条件有哪些？它们是怎么影响化学平衡移动的？,第二节 化学平衡的移动 ( The Shift of Chemical Equilibrium ),29,化学平衡的移动,化学平衡是在一定条件下的动态平衡，当影响化学平衡的条件改变时，原来的平衡可能被破坏，进而在新的条件下逐渐建立新的平衡，这个原平衡向新平衡的转化过程叫做化学平衡的移动,30,(clear) (dark),31,32,当其他条件不变时： 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动 注意： 同时改变反应物和生成物浓度，平衡可能移动，也可能不移动 固体及纯液体的浓度是一定值，不因量的多少而改变，所以增加或减少固体及纯液体的量，不会影响平衡状态,（一）浓度对化学平衡的影响,33,= K,34, CaO , shift, CO2 , shift,- shift ; eggshells are thinner,In a chickenCaO + CO2 CaCO3 (eggshells),In summer, CO2 in a chickens blood due to panting,How could we increase eggshell thickness in summer?,- give chickens carbonated water,- put CaO additives in chicken feed,- air condition the chicken house,TOO much $,- pump CO2 gas into the chicken house,would kill all the chickens!,35,注意：改变浓度可引起平衡的移动，但不会 改变标准平衡常数的数值,当化学反应达成平衡时，有Q = K 。若改变平衡体系中任一物质的浓度, 将使Q K , 于是平衡便会发生平衡的移动,直到 Q = K 反应达成新的平衡为止。,36,（二）压强对化学平衡的影响,压强的变化 对液体或固体的体积影响很小，所以压强对液相或固相反应的影响可以忽略 但对于有气体参与的化学反应，压强的变化可能会影响化学平衡,对于有气体参与的化学反应，平衡时有 Q = K , 若改变某气体的分压，其效果相当改变其浓度。,piV= ni RT,pi= ci RT,37, 如果反应物气体的分子总数与产物气体的分子总数相等，则改变体系的总压强不会使平衡移动。, 如果反应物气体的分子总数与产物气体的分子总数不相等：当增大体系的总压强时，平衡则向气体的分子总数减少的方向移动；当减小体系的总压强时，平衡则向气体的分子总数增加的方向移动,38,改变平衡体系的温度，则标准平衡常数会发生改变而使平衡发生移动。,（三）温度对化学平衡的影响,rG m = rH mT rS m,rG m = - RT ln K ,39, ，得：,设rH m和rS m均不受温度的影响,40,若是吸热反应（rH m 0），T，K ， 则平衡向正反应方向移动；,若是放热反应（rH m 0），T，K ， 则平衡向逆反应方向移动。,41,对于反应 m A(g) + n B(g) c C(g) + d D(g)随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，请判断和 两种情况哪种是吸热，哪种是放热？,吸热反应，随温度升高平衡常数增大 放热反应，随温度升高平衡常数减小,（三）温度对化学平衡的影响,42,（四） 催化剂对化学平衡的影响,催化剂可以通过改变反应途径改变化学反应速率 改变反应达到平衡的时间；但是催化剂不能改变平衡时各物质的组成 不可以改变平衡状态。,does not change K does not shift the position of an equilibrium system system will reach equilibrium sooner,43,第二节 化学平衡的移动,勒夏特列原理 （Le Chateliers principle）,如果改变影响化学平衡的一个条件（如：浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,比如： 增加反应物的浓度，平衡就会向正反应方向移动,升高温度，若是吸热反应，则平衡就会向正反应方向移动；若是放热反应，则平衡就会向逆反应方向移动,44,增加H2的分压 平衡 减小NH3分压 平衡 增加体系总压力 平衡 增加体系的温度 平衡,45,46,47,48,49,Go to next chapter,50,某酶催化反应的活化能为50 kJmol-1。试估算此反应在发烧至40 的病人比正常人（37）加快的倍数,51,第一节 化学平衡常数,（The Chemical Equilibrium Constant）,52,2. 平衡常数与标准平衡常数