普通化学    第一章
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第四节 化学平衡 ?化学反应的可逆性与化学平衡 ?平衡常数 ?化学平衡移动 ?化学平衡计算举例 PowerPoint PPT Presentation


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普通化学 第一章. 第四节 化学平衡 ?化学反应的可逆性与化学平衡 ?平衡常数 ?化学平衡移动 ?化学平衡计算举例. 一、化学反应的可逆性与化学平衡 1 、什么是“化学反应的可逆性”? CO + H 2 O  CO 2 + H 2 也可以: CO 2 + H 2  CO + H 2 O 合起来写: CO + H 2 O CO 2 + H 2 —— 既能正向进行,又能逆向进行的反应,叫“可逆反应”。化学反应的这种性质,称为化学反应的“可逆性”。

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第四节 化学平衡 ?化学反应的可逆性与化学平衡 ?平衡常数 ?化学平衡移动 ?化学平衡计算举例

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Presentation Transcript


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普通化学 第一章

第四节

化学平衡

?化学反应的可逆性与化学平衡

?平衡常数

?化学平衡移动

?化学平衡计算举例


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一、化学反应的可逆性与化学平衡

1、什么是“化学反应的可逆性”?

CO + H2O  CO2 + H2

也可以: CO2 + H2  CO + H2O

合起来写: CO + H2O CO2 + H2

——既能正向进行,又能逆向进行的反应,叫“可逆反应”。化学反应的这种性质,称为化学反应的“可逆性”。

*几乎所有的化学反应都是可逆的。所不同的只是程度上的差别,有的可逆程度大些(如上例),有的可逆程度小些(例如:Ag+ + Cl- = AgCl)。很少有化学反应能“进行到底”,已知进行得“最完全”的化学反应是:

2 KClO3 = 2 KCl + O2


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2、什么是化学平衡?

——所谓化学平衡,指的是这样一种状态,此时:

正向反应的速度与逆向反应的速度相等

参与反应的物质的浓度保持一定

动态的平衡,而非化学反应停止

化学反应的可逆性的定量表征:平衡常数


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二、平衡常数

1、什么是“平衡常数”?

对于一个特定化学反应 aA + bB dD + eE

当反应达到平衡状态,有rGm(T) = 0

即:

其中:pA、pB、pD、pE是指在平衡时的分压

, ,

, ,


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对上式进行变换:

令:

则有:

此式给出了平衡常数与热力学状态函数之间的关系。


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如果是溶液中的反应,可依此类推:

令:

则有:


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 平衡常数反应了某一个化学反应进行完全的程度,数值越大,说明反应进行得越完全。

 平衡常数可由实验的方法测定。即:当反应达到平衡后,分别测出各反应物质的分压(或浓度),再计算出平衡常数的数值。

 在同一温度下,平衡常数的数值,不随压力(浓度)的变化而改变,是一个定值(常数)。

 平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能相关,是化学反应的热力学性质之一。

注意要点:


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2、平衡常数与温度的关系


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3、平衡常数与化学反应的方向——反应商判据

从范特霍夫等温式可得出恒温恒压、任意状态下的计算公式:

rGm=rGm+RT lnJ

当反应达到化学平衡时,反应平衡常数 K 与标准吉布斯自由能变有如下关系:

rGm = - RT ln K (因为: 0=rGm +RTln K )

两式合并:

rGm= - RT ln K +RT lnJ

或: rGm= - RT ln

由此得出化学反应反应商判据:

若J< K , 则 rGm <0 反应正向进行

若J = K ,则 rGm=0 平衡状态

若Q> K ,则 rGm >0 反应逆向进行

K 

J


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三、化学平衡移动

1、什么是“化学平衡移动”?

化学平衡是一个相对的、有条件的状态。一旦平衡的条件发生了变化,“平衡”就被打破,化学反应就要向某个方向进行,然后在这一新的条件下重新达到平衡。这种由于平衡条件的变化,旧的平衡打破,新的平衡建立的过程,就称做“化学平衡移动”。


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2、影响化学平衡的因素

影响化学平衡的因素主要有:

浓度、压力、温度。


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浓度的影响:

增加反应物浓度、减小生成物浓度,平衡向正反应方向进行。

减小反应物浓度、增加生成物浓度,平衡向负反应方向进行。

aA + bB dD + eE


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压力的影响:

对于有气态物质参加的反应,增加反应体系的总压力,平衡向气态分子数减少的反应方向移动;降低总压力,平衡向气态分子数增加的反应方向移动。如果反应前后气体分子的总数不变,则总压力的变化,对化学平衡没有影响。

气态分子总数增加的反应:CaCO3 = CaO + CO2

气态分子总数不变的反应:CO + H2O = CO2 + H2


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温度的影响:

温度升高,平衡向吸热(H > 0)的反应方向移动;

温度降低,平衡向放热(H < 0)的反应方向移动。

例如: 2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO (g)

rHm = - 114 kJ/mol


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3、吕.查德里原理(Le Chatelier’s Principle)

——平衡移动的一般规律

当体系达到平衡后,如果改变体系的平衡条件之一(如:温度、压力、浓度等),平衡就向着减弱这个改变的方向移动。

A system in equilibrium that is subjected to a stress will react in a way that tends to counteract the stress.

吕.查德里原理的应用:预测化学平衡移动的方向


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四、有关化学平衡的计算

1、多步反应的平衡常数

平衡常数是化学反应的热力学性质,因此只要化学反应方程式相同,平衡常数与反应的过程、步骤无关。

反应式相加,平衡关系式相乘。例如:P29

2、平衡常数与平衡转化率之间的关系

P30:例1-5、例1-6、例1-7


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