化学课堂.pptx
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1、4.化学平衡的移动化学平衡的移动2.平衡常数平衡常数1.可逆反应和化学平衡 3.化学反应等温式化学反应等温式 0 0.0100 0.0100 0 7.60 02000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 2.04 4850 0.00213 0.00213 0.0157 0.345 3.43 反应开始反应开始:c(H2),c(I2)较大,c(HI)=0,正较大,逆为 0;反应进行反应进行:c(H2),c(I2)减小,正减小,c(HI)增大,逆增大;某一时刻某一时刻:正=逆,体系组成不变,达到平衡状态。大多数化学反应都是可逆的。例如:t/s1.可逆反应和化学平衡可逆反应和化学平
2、衡0.020.01特征:(1)体系的组成不再随时间而变。(标志)(2)是动态平衡。+=-0 (条件、前提)(3)平衡组成与达到平衡的途径无关。(4)可逆反应的最大限度。(5)是暂时的、有条件的相对平衡。正反应和逆反应速率相等时,反应物和生成物浓度不再随时间而改变的状态。化学平衡化学平衡2.1 经验平衡常数CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)无论体系中各物质的起始浓度如何改变,达平衡时总是相同,为一常数2HI(g)H2(g)+I2(g)698.1K1473K2 平衡常数平衡常数 对任何可逆反应,在一定温度下达平衡时,生成物浓度以反应式中计量系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应式中计
3、量系数为指数的幂的乘积之比是一常数 平衡常数即 对任一可逆反应 aA+bB gG+hH一定温度下达平衡时K 经验平衡常数,通常有单位 (moll-1)vKc 浓度平衡常数对气相反应 aA+bB gG+hHKp压力平衡常数,单位(Pa)vKp 与 Kc的关系?Kp=Kc(RT)vv=(g+h)-(a+b)如何导出上述关系?对于溶液中的反应:对于气相反应:Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)2.2 标准平衡常数标准平衡常数对于一般的化学反应:是温度的函数,与浓度、分压无关。标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式相对应。若某组分以气态存在则以相对分压表示;若某组分
4、以溶质存在则以相对浓度表示;若反应中有纯固体、纯液体参加,则认为xi=1,不写入稀溶液中溶剂视为纯液体,不写入。22HI(g)(g)I21(g)H21+()1/22HI(g)(g)I(g)H22+=()-1 /)I(/)H(/)HI(222pppppp=平衡常数的意义和特征:的大小表明可逆反应在一定条件下的反应限度;其它条件相同时,越大则正向进行的程度大;大小不能预示反应达到平衡的时间,SO2(g)+O2(g)SO3(g)K=3.61024 与浓度无关,只是温度的函数;可以证明对基元反应 (如何导出?如何导出?)当温度升高时,k正、k逆都增大,但倍数不同(?)对H0的反应,Ea,正Ea,逆,当
5、温度升高时,k逆的增加倍数大,使K减小。对H0的反应?例题:已知25时反应解:反应+得:=0.450.051=0.0232BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的 。I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的 =0.051计算反应2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的 =0.452BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)多重平衡原理(规则):多重平衡原理(规则):若某反应方程式可表示为几个反应式相加(减),则该反应的平衡常数等于几个反应平衡常数的积(商)。(所乘系数为指数)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)N2O4(g)K22NO(g)+
6、O2(g)N2O4(g)K3=?C+CO2 2CO K1CO+Cl2 COCl2 K22COCl2 C+CO2+2Cl2 K32.3 多重平衡原理多重平衡原理1.判断反应的程度判断反应的程度3.计算平衡的组成计算平衡的组成2.预测反应的方向预测反应的方向2.4 标准平衡常数的应用标准平衡常数的应用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),反应物部分地转化为生成物。平衡转化率:1.判断反应的程度判断反应的程度对于反应 aA(aq)+bB(aq)gG(aq)+hH(aq)在某时刻的反应商:反应商:当Q =时,反应达到平衡状态;当Q 时
7、,反应正向进行;当Q 时,反应逆向进行。KKK2.预测反应的方向预测反应的方向解:(1)pV=nRT 因为T、V 不变,p nBp0(CO)=(0.03508.314373)kPa=108.5 kPap0(Cl2)=(0.02708.314373)kPa=83.7 kPa 例题:已知反应例题:已知反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在恒温恒容条件下进行在恒温恒容条件下进行,373K时时K =1.5 108。反应开始时反应开始时c0(CO)=0.0350molL-1,c0(Cl2)=0.0270molL-1,c0(COCl2)=0。计算。计算373K反应达到平衡时各物种的分压和反应达到平
8、衡时各物种的分压和CO的的平衡转化率。平衡转化率。3.计算平衡的组成计算平衡的组成开始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 CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)平衡时:p(CO)=24.8 kPa,p(Cl2)=2.3 10-6 kPa p(COCl2)=83.7 kPa假设 83.7-x 83.7,24.8+x 24.8 因为K 很大,x 很小,练习 在容积为5.00L的容器中装有等物质的量
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