化学平衡熵和Gibbs函数市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数 标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数应用标准平衡常数应用化学平衡移动化学平衡移动自发改变和熵自发改变和熵Gibbs函数函数第1页标准平衡常数标准平衡常数 化学平衡基本特征化学平衡基本特征 标准平衡常数表示式标准平衡常数表示式 平衡常数与反应速率系数关系平衡常数与反应速率系数关系 标准平衡常数试验测定标准平衡常数试验测定第2页化学平衡基本特征可逆反应与不可逆反应大多数化学反应都是可逆。比如:在密闭容器中,可逆反应不能进行到底。有些反应几乎能进行到底。比如:2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)MnO2第3页第4页化 学 平 衡在一定条件下,可逆反应处
2、于正逆反应速率相等状态下。特征:(1)从客观上,系统组成不再随时间而变。(2)化学平衡是动态平衡。(3)平衡组成与到达平衡路径无关。第5页标准平衡常数表示式对于气相反应对于溶液中反应Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)第6页对于普通化学反应(1)K是无量纲量。(2)K是温度函数,与浓度、分压无关。(3)标准平衡常数表示式必需与化学反应计量式相对应。第7页第8页第9页 多多 重重 平平 衡衡 原原 理理例题 已知25时反应(1)2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)=0.45(2)I2(g)+Br2(g)2IBr(g)=0.051计算反应(3)2ClBr(
3、g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)。解:反应(1)+(2)得:2ClBr(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)第10页平衡常数与反应速率系数关系平衡常数与反应速率系数关系第11页Vant Hoff 方程式第12页标准平衡常数试验测定例题 恒温恒容下,GeO(g)与W2O6(g)反应生成GeWO4(g):2GeO(g)+W2O6(g)2 GeWO4(g)若反应开始时,GeO和W2O6 分压均为100.0kPa,平衡时 GeWO4(g)分压为98.0kPa。求平衡时GeO和W2O6分压以及反应标准平衡常数。第13页解:2GeO(g)+W2O6(g)2 GeWO4(g)开始开始pB
4、/kPa 100.0 100.0 0改变改变pB/kPa -98.0 98.0平衡平衡pB/kPa 100.0-98.0 100.0-98.0 p(GeO)=100.0 kPa -98.0 kPa=2.0kPa p(W2O6)=100.0 kPa-kPa=51.0 kPa第14页第15页平衡转化率平衡转化率第16页标准平衡常数应用标准平衡常数应用判断反应程度判断反应程度预测反应方向预测反应方向计算平衡组成计算平衡组成 第17页判断反应程度K 愈大,反应进行得愈完全;K 愈小,反应进行得愈不完全;K 不太大也不太小(如 10-3 K 103),反应物部分地转化为生成物。第18页预测反应方向预测反
5、应方向反应商对于普通化学反应:aA(g)+bB(aq)+cC(s)xX(g)+yY(aq)+zZ(l)任意状态下:def第19页反应商判据J K 反应逆向进行。第20页第21页计算平衡组成计算平衡组成例4-5 反应 CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)在恒温恒容条件下进行。已知373K时K=1.5 108。反应开始时c0(CO)=0.0350molL-1,c0(Cl2)=0.0270molL-1,c0(COCl2)=0。计算373K反应到达平衡时各物种分压和CO平衡转化率。第22页解:CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)开始开始cB/(molL-1)0.0350 0.0270 0开
6、始开始pB/kPa 108.5 83.7 0改变改变pB/kPa -(83.7-x)-(83.7-x)(83.7-x)平衡平衡pB/kPa 24.8+x x (83.7-x)第23页因为K 很大,x很小,假设 83.7-x 83.7,24.8+x 24.8平衡时:p(CO)=24.8kPa p(Cl2)=2.3 10-6 kPa p(COCl2)=83.7kPa第24页第25页化学平衡移动化学平衡移动浓度对化学平衡影响浓度对化学平衡影响压力对化学平衡影响压力对化学平衡影响温度对化学平衡影响温度对化学平衡影响Le Chatelier 原理原理第26页浓度对化学平衡影响浓度对化学平衡影响对于溶液中
7、化学反应,平衡时,J =K当c(反应物)增大或c(生成物)减小时,J K 平衡向逆向移动。化学平衡移动 当外界条件改变时,化学反应从一个平衡状态转变到另一个平衡状态过程。第27页例4-6 25C时,反应 Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)K=3.2。(1)当c(Ag+)=1.00 10-2molL-1,c(Fe2+)=0.100 molL-1,c(Fe3+)=1.00 10-3molL-1时反应向哪一方向进行?(2)平衡时,Ag+,Fe2+,Fe3+浓度各为多少?(3)Ag+转化率为多少?(4)假如保持Ag+,Fe3+初始浓度不变,使c(Fe2+)增大至0.300 m
8、olL-1,求Ag+转化率.第28页解:(1)计算反应商,判断反应方向 JK,反应正向进行.第29页(2)计算平衡组成 Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)开始cB/(molL-1)0.100 1.0010-2 1.0010-3 改变cB/(molL-1)-x -x x平衡cB/(molL-1)0.100-x 1.0010-2-x 1.0010-3+x第30页c(Ag+)=8.4 10-3molL-1 c(Fe2+)=9.84 10-2 molL-1c(Fe3+)=2.6 10-3molL-1 3.2x21.352x2.210-3=0 x=1.610-3第31页(3)求
9、 Ag+转化率 第32页 (4)设到达新平衡时Ag+转化率为2 Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)平衡 0.300-1.0010-2 1.0010-3+cB/(molL-1)1.0010-22 (1-2)1.0010-2 2第33页压力对化学平衡影响压力对化学平衡影响1.部分物种分压改变 假如保持温度、体积不变,增大反应物分压或减小生成物分压,使J减小,造成J K,平衡向逆向移动。第34页2.体积改变引发压力改变对于有气体参加化学反应 aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)第35页 对于气体分子数增加反应,B 0,x B 1,JK,平衡向逆向移动,即向气体分子数
10、减小方向移动。对于气体分子数减小反应,B 0,x B 1,J K,平衡向正向移动,即向气体分子数减小方向移动。对于反应前后气体分子数不变反应,B=0,x B=1,J=K,平衡不移动。第36页 例 某容器中充有N2O4(g)和NO2(g)混合物,在298K,0.100MPa条件下,发生反应:2NO2(g)N2O4(g);K(298)=6.74 (1)计算平衡时各物质分压和浓度;(2)使该反应系统体积减小到原来1/2,平衡向何方移动?在新平衡条件下,系统内各组分分压和浓度为多少?第37页3惰性气体影响 (1)在惰性气体存在下到达平衡后,再恒温压缩,B 0,平衡向气体分子数减小方向移动,B=0,平衡
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