《化学平衡》PPT课件.ppt

第八章第八章 化学平衡化学平衡 § 8-1 化学平衡化学平衡 § 8－－2化学平衡的移动化学平衡的移动 § 8-1 化学平衡化学平衡 可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡 经验平衡常数经验平衡常数 平衡常数与化学反应进行的程度平衡常数与化学反应进行的程度 标准平衡常数标准平衡常数 标准平衡常数与化学反应的方向标准平衡常数与化学反应的方向1.       可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡（（1 1））可可逆逆反反应应：：在在一一定定条条件件下下，，反反应应即即可可从从左左向向右右进进行行，，又又可可以以从从右右向向左左进进行行的的反反应应叫叫可可逆反应 例：高温下例：高温下 CO(g)+H2O(g) ≒≒CO2(g)+H2（（g）） 例：例： Ag +(aq) + Cl - (aq) ≒≒ AgCl (s)   化化学学反反应应的的这这种种性性质质叫叫反反应应的的可可逆逆性性。

几几乎乎所所有有的的反反应应都都具具有有可可逆逆性性，，只只是是可可逆逆性性程程度不同可逆反应最终将导致化学平衡状态度不同可逆反应最终将导致化学平衡状态 （（2）化学平衡：）化学平衡： 可可逆逆反反应应中中，，正正反反应应速速度度与与逆逆反反应应速速度相等时的状态度相等时的状态 在化学平衡状态下：反应并未停止，在化学平衡状态下：反应并未停止，只是正逆反应速度相等因此化学平衡是一只是正逆反应速度相等因此化学平衡是一种动态平衡种动态平衡2.    经验平衡常数：经验平衡常数：（（1）经验平衡常数）经验平衡常数 在在一一定定温温度度下下，，可可逆逆反反应应达达平平衡衡时时，，生生成成物物浓浓度度以以反反应应方方程程式式中中计计量量系系数数为为指指数数幂幂的的乘乘积积与与反反应应物物浓浓度度以以反反应应方方程程式式中中计计量量系系数数为为指指数数幂幂的的乘乘积积之之比比为为一一常常数数，，即即称称为为可逆反应反应的经验平衡常数可逆反应反应的经验平衡常数KcKc 例例 ：对：对  aA + bB ≒≒  gG + hHKcKc是用平衡浓度表示是用平衡浓度表示的平衡常数的平衡常数, ,目的是与目的是与KpKp有所区别。

有所区别  从上式可以看出：从上式可以看出： 当（当（g + h））= (a +b) 时，时，Kc无量纲     当当（（g + h））≠(a +b) 时时，，Kc有有量量纲纲因因为为浓度有单位：浓度有单位： mol/dm3））  对于气相反应：对于气相反应：        a A (g) +b B (g) ≒≒ g G (g) + h H (g)在某一温度下达平衡：在某一温度下达平衡： 对于气相反应：用分对于气相反应：用分压表示可逆反应的经压表示可逆反应的经验平衡常数验平衡常数KpKp 对对同同一一个个反反应应：：Kc和和Kp数数值值可可能能不不等等，，二二者者之间的关系：之间的关系： aA + bB ≒≒  gG + hH   Kp=Kc(RT) n           n=(g+h)-(a+b)         （推导：根据（推导：根据                         ））  (  国际单位制：国际单位制：                  P：：Pa,                   V：：m3 ,                   T：：K,                  R=8.314J·mol-1·K-1 ) (2)       几点注意几点注意 a：：书书写写平平衡衡常常数数表表达达式式时时，，不不要要把把反反应应体体系系中中纯纯固固体体，，纯纯液液体体及及水水溶溶液液中中的的水水的的浓浓度度写写进去。

进去 例：例： CaCO3(S) ≒≒ CaO(S) + CO2(g)    复相反应复相反应                      K = PCO2            复复相相反反应应的的经经验验平平衡衡常常数数用用K表表示示，，即即不不是是KC也不是也不是KP      Cr2O72-(aq)  + H2O ≒≒ 2 CrO42-(aq) +2H+(aq)b：平衡常数表达式与化学方程式的写法有关：平衡常数表达式与化学方程式的写法有关1/2N2 (g)+3/2H2(g) ≒≒NH3（（g）） N2 (g)+3H2(g) ≒≒2NH3（（g））2NH3（（g））≒≒  N2 (g)+3H2(g) c .两两个个反反应应方方程程式式相相加加减减时时，，所所得得反反应应方方程程式式的的平平衡衡常常数数等等于于原原来来两两个个反反应应方方程程式式的的平平衡衡常数相乘（相除）常数相乘（相除） 例：例： 2NO（（g））+ O2（（g）） ≒≒ 2NO2（（g））    K1           2NO2 (g) ≒≒ N2O4 (g)                                   K2               2NO (g) + O2 (g) ≒≒N2O4 (g)           K3= K1·K2 3       平衡常数与化学反应进行的程度平衡常数与化学反应进行的程度 体体系系达达平平衡衡时时，，体体系系中中各各物物质质浓浓度度不不再再随随时时间间而而改改变变，，这这时时反反应应物物已已最最大大限限度度地地转变为产物。

转变为产物 平衡常数平衡常数KC 越大，反应进行程度越大越大，反应进行程度越大 我我们们用用转转化化率率来来标标志志化化学学反反应应在在某某个个具体条件下的完成程度具体条件下的完成程度 转化率转化率 = 已转化为产物的总量已转化为产物的总量 / 反应物起反应物起 始的总量始的总量 例例 1：： 反反 应应  CO（（ g））+ H2O（（ g））≒≒  H2（（g））+CO2（（g）） 在在某某一一温温度度T时时,KC=9，，若若CO和和 H2O的的起起始始浓浓度度均均为为0.02mol/dm3,求求CO2的的平衡转化率？平衡转化率？解解：：设设平平衡衡时时体体系系中中H2和和CO2浓浓度度均均为为X mol/dm3           CO（（g））+   H2O（（g））≒≒   H2（（g））+   CO2（（g））    起始起始  0.02          0.02              0              0    平衡平衡 0.02－－X    0.02－－X      X             X ∴∴ X=0.015, 转化率：转化率：当当KC =4 时时  即即 ∴X =0.013 ∴转化率 ∴Kc减小，转化率也随之减小。

减小，转化率也随之减小  KC和转化率都可以表示反应进行的程和转化率都可以表示反应进行的程度 但但Kc与反应物的浓度无关，只于与反应物的浓度无关，只于温度有关，而转化率则与反应物的起始温度有关，而转化率则与反应物的起始浓度有关浓度有关 4  标准平衡常数标准平衡常数 当当体体系系达达平平衡衡时时，，将将平平衡衡浓浓度度除除以以标标准准浓浓度度CѲ=1.0mol/dm3，，即即得得相相对对平平衡衡浓浓度度所所以以体体系系达达平平衡衡后后，，物质相对平衡浓度不变物质相对平衡浓度不变 对对于于气气相相反反应应：：将将平平衡衡分分压压除除以以标标准准压压强强PѲ=100kPa(1atm)，，得得相相对压强 相相对对浓浓度度、、相相对对压压强强均均无无量量纲对可逆反应：对可逆反应： a Aaq + b Baq ≒ ≒ g G aq+ h H aq 标准平衡常数标准平衡常数: ∵ CѲ=1.0mol/dm3对气相反应：对气相反应： a A（（g）） + b B(g) ≒≒ g G(g)  + h H(g)       因为因为: PѲ ≠ 1 对于复相反应：对于复相反应： CaCO3(S) ≒≒ CaO(S) + CO2(g) 纯固体、纯液体及水，均不写出纯固体、纯液体及水，均不写出. 不论反应是在液相中、气相中还是多相中，不论反应是在液相中、气相中还是多相中，标准平衡常数标准平衡常数 ，，KѲ均无量纲。

均无量纲  5 标准平衡常数与化学反应的方向标准平衡常数与化学反应的方向 1 .1 .反应商：反应商： 对于反应对于反应 a A + b B ≒≒ g G  + h H    某一时刻某一时刻 [Aˊ] [Bˊ] [Gˊ] [Hˊ]非平衡浓度非平衡浓度. 当当 Q=KѲ   平衡状态平衡状态  ;     Q KѲ 反应逆向进行反应逆向进行. §8－－2化学平衡的移动化学平衡的移动 1. 浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响 2.  压强对平衡的影响压强对平衡的影响 3. 温度的影响温度的影响 1   浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响 化化学学平平衡衡是是一一种种动动态态平平衡衡.在在一一定定的的条条件件下下,可可逆逆反反应应达达到到平平衡衡时时,Q=KѲ若若改改变变条条件件，，原原有的平衡被破坏，随之将建立新的平衡有的平衡被破坏，随之将建立新的平衡。

         若改变条件：若改变条件：      Q＜＜ KѲ     则则反反应应正正向向进进行行之之后后建建立立新新的的平平衡衡.   (浓度、压力浓度、压力)  Q ＞＞KѲ     则则反反应应逆逆向向进进行行之之后后建建立立新新的的平平衡衡.  (浓度、压力浓度、压力)          若若改改变变体体系系温温度度，，使使KѲ改改变变，，则则出出现现Q≠KѲ          ∴∴导致平衡移动，随之建立新的化学平衡导致平衡移动，随之建立新的化学平衡 例例1:浓度对平衡的影响浓度对平衡的影响       反反应应 CO（（g））+ H2O（（g））≒≒  H2（（g））+CO2（（g））在某一温度下，在某一温度下，KC=9 若反应开始时若反应开始时[CO]=0.02mol/dm3，，[H2O]=1.00mol/dm3 求求CO的转化率？的转化率？解解 ：： 设设 反反 应应 达达 平平 衡衡 时时 ，， [H2]和和 [CO2]均均 为为Xmol/dm3           CO（（g））+ H2O（（g））≒≒  H2（（g））+CO2（（g））     起始起始 0.02      1.00           0         0      平衡平衡 0.02-X  1.00-X         X        X 的转化率的转化率= 与与前前题题相相比比：：CO，，H2O起起始始0.02mol·dm3时时，，转化率为转化率为75%，，当当H2O为为1.00mol·dm3时时，，CO转转化化率率增增大大到到99.8% 。

结结论论:增增加加反反应应物物浓浓度度，，减减少少生生成成物物浓浓度度，，平平衡向产物方向移动衡向产物方向移动 2.    压强对平衡的影响压强对平衡的影响   利用利用KѲ或或Kc均可以讨论化学平衡的问题均可以讨论化学平衡的问题    例例:  N2 (g)+3H2(g) ≒≒2NH3（（g））若增加总压强至原来的若增加总压强至原来的2倍，则各分压也变为原倍，则各分压也变为原来的来的2倍倍 .Q

减减小小压压强强，，平平衡衡向向分分子子数数增增大大的的方方向移动3.温度的影响温度的影响（涉及热力学内容，不详细介绍涉及热力学内容，不详细介绍结结论论：：升升高高温温度度，，平平衡衡向向吸吸热热方方向向移移动动降降低低温度，平衡向放热方向移动温度，平衡向放热方向移动 1848年，法国科学家年，法国科学家Le  Chatelier 提出：提出： 如果改变平衡系统的条件之一（浓度、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压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动方向移动        Le  Chatelier原理适用于处于平衡状态原理适用于处于平衡状态的系统，也适用于相平衡系统的系统，也适用于相平衡系统例题例题1：：    PCl5 (g) 在在523K达到分解平衡：达到分解平衡：                    PCl5 (g)  ≒≒ PCl3 (g)  + Cl2平衡浓度：平衡浓度：  [PCl5]=1 mol/dm3,[PCl3]=[Cl2]=0.204 mol/dm3,    若温度不变压强减小一半，在新的平衡体系若温度不变压强减小一半，在新的平衡体系中，各物质浓度为多少？中，各物质浓度为多少？解：根据已知条件求出解：根据已知条件求出Kc.   压强减小一半，体积增大一倍，浓度减小一压强减小一半，体积增大一倍，浓度减小一半，所以从新建立平衡：半，所以从新建立平衡：      PCl5 (g)  ≒≒ PCl3 (g)   +     Cl2起始起始   0.5           0.102             0.102平衡平衡  0.5-X      0.102+X          0.102+X X=0.0368所以：所以：[PCl5]=0.5 - 0.0368=0.463mol/dm3         [PCl3]=[Cl2]=0.102 + 0.0368                         =0.139mol/dm3。