高中化学竞赛辅导化学平衡省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数4.5 Gibbs函数函数4.4 自发改变和熵自发改变和熵4.3 化学平衡移动化学平衡移动4.2 标准平衡常数应用标准平衡常数应用4.1 标准平衡常数标准平衡常数第1页4.1 标准平衡常数标准平衡常数4.1.4 标准平衡常数试验测定标准平衡常数试验测定4.1.3 平衡常数与平衡常数与 反应速率系数关系反应速率系数关系4.1.2 标准平衡常数表示式标准平衡常数表示式4.1.1 化学平衡基本特征化学平衡基本特征第2页4.1.1 化学平衡基本特征化学平衡基本特征0 0.0100 0.0100 0 7.60 0 0.00397 0.00397 0.0121 1.20
2、 2.04 4850 0.00213 0.00213 0.0157 0.345 3.43 反应开始:c(H2),c(I2)较大,c(HI)=0,正较大,逆为 0;反应进行:c(H2),c(I2)减小,正减小,c(HI)增大,逆增大;某一时刻:正=逆,系统组成不变,到达平衡状态。大多数化学反应都是可逆。比如:t/s第3页0.020.01第4页化学平衡:特征:(1)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。在一定条件下,可逆反应处于化学平衡状态:第5页4.1.2 标准平衡常数表示式标准平衡常数表示式对于溶液中反应:对于气相反应:Sn2+(aq)+2Fe3+
3、(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)第6页对于普通化学反应:是温度函数,与浓度、分压无关。标准平衡常数表示式必须与化学反应计量式相对应。第7页22HI(g)(g)I21(g)H21+()1/22HI(g)(g)I(g)H22+=()-1 /)I(/)H(/)HI(222pppppp=第8页例题:已知25时反应 多重平衡原理解:反应+得:=0.450.051=0.0232BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)。I2(g)+Br2(g)2IBr(g)=0.051计算反应2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)=0.452BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g
4、)第9页4.1.3 平衡常数与平衡常数与 反应速率系数关系反应速率系数关系第10页Vant Hoff 方程式:或-D=21mr1211303.2lgTTRHKK-D=21mr1211lnTTRHKK第11页例题:恒温恒容下,GeO(g)与W2O6(g)反应生成GeWO4(g):4.1.4 标准平衡常数试验测定标准平衡常数试验测定 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。2GeO(g)+W2O6(g)2 GeWO4(g)第12页 p(W2O6)=100.0 kPa-kPa=51.0
5、kPap(GeO)=100.0 kPa -98.0 kPa=2.0kPa解:2GeO(g)+W2O6(g)2 GeWO4(g)平衡pB/kPa 100.0-98.0 100.0-98.0开始pB/kPa 100.0 100.0 0改变pB/kPa -98.0 -98.0第13页第14页平衡转化率:第15页4.2.1 判断反应程度判断反应程度4.2 标准平衡常数应用标准平衡常数应用4.2.3 计算平衡组成计算平衡组成4.2.2 预测反应方向预测反应方向第16页4.2.1 判断反应程度判断反应程度K 愈小,反应进行得愈不完全;K 愈大,反应进行得愈完全;K 不太大也不太小(如 10-3 K 103
6、),反应物部分地转化为生成物。第17页对于普通化学反应:4.2.2 预测反应方向预测反应方向任意状态下:aA(g)+bB(aq)+cC(s)xX(g)+yY(aq)+zZ(l)def反应商:第18页反应商判据:J K 反应逆向进行。第19页解:pV=nRT 因为T、V 不变,pnBp0(CO)=(0.03508.314373)kPa=08.5 kPap0(Cl2)=(0.02708.314373)kPa=83.7 kPa4.2.3 计算平衡组成计算平衡组成反应开始时c0(CO)=0.0350molL-1,c0(Cl2)=0.0270molL-1,c0(COCl2)=0。计算373K反应到达平衡
7、时各物种分压和CO平衡转化率。例题:已知反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在恒温恒容条件下进行,373K时K =1.5108。第20页开始cB/(molL-1)0.0350 0.0270 0开始pB/kPa 108.5 83.7 0假设Cl2全部转化 108.5-83.7 0 83.7又设COCl 2转化x x x -x平衡pB/kPa 24.8+x x 83.7-x解:CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)第21页平衡时:p(CO)=24.8kPa,p(Cl2)=2.3 10-6 kPa p(COCl2)=83.7kPa假设 83.7-x 83.7,24.8+x 24.8 。因
8、为K 很大,x很小,第22页4.3.1 浓度对化学平衡影响浓度对化学平衡影响4.3 化学平衡移动化学平衡移动4.3.5 两个需要说明问题两个需要说明问题4.3.4 Le Chatelier 原理原理4.3.3 温度对化学平衡影响温度对化学平衡影响4.3.2 压力对化学平衡影响压力对化学平衡影响第23页 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。4.3.1 浓度对化学平衡影响浓度对化学平衡影响对于溶液中化学反应,平衡时,J =K 当c(反应物)增大或c(生成物)减小时,当c(反应物)减小或c(生成物)增大时,J K 平衡向逆向移动。第24页(1)当c(Ag+
9、)=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 molL-1,求Ag+转化率。例题:25oC时,反应 Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)K =3.2。第25页解:(1)计算反应商,判断反应方向 JK ,反应正向进行。开始cB/(molL-1)0.100 1.0010-2 1.0010-3 改变cB/(molL-1)-
10、x -x x平衡cB/(molL-1)0.100-x 1.0010-2-x 1.0010-3+x(2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)第26页c(Ag+)=8.4 10-3molL-1 c(Fe2+)=9.8410-2 molL-1c(Fe3+)=2.6 10-3molL-13.2x21.352x2.210-3=0 x=1.610-3第27页(3)求 Ag+转化率 第28页平衡 0.300-1.0010-2 1.0010-3+cB/(molL-1)1.0010-22 (1-2)1.0010-2 2(4)设到达新平衡时Ag+转化率为2Fe2+(aq)+Ag+(aq)F
11、e3+(aq)+Ag(s)第29页4.3.2 压力对化学平衡影响压力对化学平衡影响 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。1.部分物种分压改变第30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)xJBS=第31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32页 在
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