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第二讲 化学平衡状态

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第二讲 化学平衡状态 - PowerPoint PPT Presentation


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第二讲 化学平衡状态. 一、可逆反应与不可逆反应. 二、化学平衡状态. 1 、定义. 是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反应的 物质的质量 (溶液中表现为浓度) 可以保持 恒定 的状态。. 前提(适用范围) : 可逆反应. 内在本质 : v ( 正 )= v ( 逆 ) ≠0. 外在标志:反应混合物中 各组分 的浓度保持不变. 复习:平衡的含义. 2 、化学平衡的特征: 逆 等 动 定 变. —— 可逆反应(或可逆过程) ——V 正 =V 逆 (不同的平衡对应不同的速率)

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Presentation Transcript
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二、化学平衡状态

  • 1、定义
  • 是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量 (溶液中表现为浓度)可以保持恒定的状态。
  • 前提(适用范围):可逆反应
  • 内在本质:v(正)= v(逆)≠0
  • 外在标志:反应混合物中各组分

的浓度保持不变

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复习:平衡的含义

2、化学平衡的特征:

  • ——可逆反应(或可逆过程)
  • ——V正 =V逆(不同的平衡对应不同的速率)
  • ——动态平衡。达平衡后,正逆反应仍在进行(V正=V逆≠0)
  • ——平衡时,各组分浓度、含量保持不变(恒定)
  • ——条件改变,平衡发生改变
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随堂练习

  • D

可逆反应达到平衡的重要特征(  )

A.反应停止了

B.正、逆反应速率都为零

C.反应物和生成物的浓度相等

D.正、逆反应的速率相等

  • 对于可逆反应 M+N Q 达到平衡状态时,下列说法正确的是( )
  • C
  • A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
  • B. M、N全部变成了Q
  • C. M、N、Q的浓度都保持不变
  • D. 反应已经停止
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注意

化学平衡状态的判定方法

⑴直接判据:

① v正= v逆且转化为同一物质来表示

②各组分的浓度及百分组成不变

⑵间接判据:可变量不再改变

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重点题型

  • 下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3
  • 已达平衡状态的是 ( )
  • A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成
  • B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂
  • C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂
  • D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成
  • A、C
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重点题型

  • 在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是(   )
  • A.A的生成速率与C分解的速率相等
  • B.单位时间内生成nmolA,同时生3n molB
  • C.A、B、C的浓度不再变化
  • D.A、B、C的分子数比为1:3:2
  • C
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重点题型

  • 可逆反应:2NO2 2NO+O2在定容密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是:①单位时间内生成n molO2的同时生成2 nmolNO2 ②单位时间内生成n molO2的同时生成2 nmolNO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2:2:1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
  • ①④⑥⑦
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重点题型

在一定温度下的固定容积的密闭容器中,当下列物理量不再变化时,表明反应:   A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是: ①混合气体的压强 ②混合气体的密度    ③ B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量

②③⑤

  • 若A为气态,则已达平衡的标志是:

①③④⑤

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mA + nB pC + qD

三、化学平衡常数

在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积(化学计量数为幂)的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)

1、定义:

2、表达式:

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注意:

(1)必须指明温度,反应必须达到平衡状态。 K只与体系的温度有关系,温度一定,K为定值。

(2)K表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即速率大,K值不一定大。

(3)纯固体、纯液体的浓度视为常数,通常不计入K的表达式中。

(4)平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关。

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mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

3、意义:

⑴K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大,反应进行的越完全。

⑵一般当K>105时,该反应进行得基本完全。

⑶判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行

  • 对于可逆反应,在一定的温度的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:

浓度商

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mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

①QC<K ,反应向正方向进行

②QC=K ,反应处于平衡状态

③QC>K ,反应向逆方向进行

⑷利用K可判断反应的热效应

①升温,K增大,则正反应为吸热反应

②升温,K减小,则正反应为放热反应

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4、有关化学平衡常数的计算

  • 对于反应: aA + bB cC + dD
  • 达到平衡后各物质的浓度变化关系:
  • (1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度;
  • 反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A)
  • (2)生成物:平衡浓度=初始浓度+转化浓度
  • 生成物D: c平(D) = c0(D) +△c(D)
  • (3)各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d
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转化的A的物质的量

  • 反应前A的物质的量
  • 转化的A的浓度
  • 反应前A的浓度
  • A的起始浓度-A的平衡浓度
  • 反应前A的浓度
  • A的转化率= ×100%
  • = ×100%
  • = ×100%
  • (4)平衡转化率——概念理解
  • 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观,常用平衡转化率α来表示反应限度。
  • 反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示:
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四、化学反应进行的方向

  • 1.自发过程
  • (1)含义:在一定条件下,不用借助于外力就可以自动进行的过程。
  • (2) 特 点 : ① 体 系 趋 向 于 从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向,即熵增原理。
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2.化学反应进行方向的判据

(1)焓判据

放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。

(2)熵判据

①熵:在密闭条件下,体系有从有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比,无序体系“更加稳定”,可以采取更多的存在方式。科学家用熵(符号为S)来量度这种混乱(或无序)的程度。

②熵增原理:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)大于零。

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③熵值大小的比较:

同一种物质

S(g) > S(l) > S(s)。

注意:熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应,气体物质的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,为熵增加反应。

(3)复合判据。

体系自由能变化( G,单位为 kJ·mol-1)G= H-TS(T为热力学温度,均为正值)在恒温、恒压下:

G <0 自发

G =0 达平衡

G >0 非自发

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  • 化学反应的方向
  • 共同影响
  • 反应熵变
  • 反应焓变
  • 吸热
  • 放热
  • 熵增
  • 熵减
  • 温度
  • 影响因素:
  • 焓减小有利于反应自发,熵增大有利于反应自发