无机化学化学平衡课件

2020/5/10课件1第第3章章 化学平衡化学平衡（Chemical Equilibrium）?一.化学反应的可逆性（Reversibility）和可逆反应（Reversible reactions）?绝大多数化学反应都有一定可逆性：例如:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(水煤气)可逆性显著N2(g)+3 H2(g)2 NH3(g)可逆性显著Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)可逆程度小?只有极少数反应是“不可逆的”（单向反应）：例如：2 KClO3(s)=2 KCl(s)+3 O2(g)可逆反应可逆反应?在同一条件（温度、压力、浓度等）下，能同时向两个相反方向进行的反应。无机化学“可逆反应”热力学“可逆过程”（无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”）2020/5/10课件1第3章化学平衡（Chemical E2020/5/10课件2二、化学平衡的概念?（一）定义可逆反应在一定条件下，正反应速率等于逆反应速率 时，反应 体系所处的 状态，称为“化学平衡”。?例1：H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)2020/5/10课件2二、化学平衡的概念?（一）定义可逆2020/5/10课件3H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)2020/5/10课件3H2O(g)+CO(g)H2(g)2020/5/10课件4二、化学平衡的概念（续）?例2：N2O4(g)2NO2(g)无色红棕色?在373 K恒温槽中反应一段时间后，反应混合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡时N2O4、NO2浓度（见下表）。次序起始浓度浓度变化平衡浓度NO22/N2O4/moldm-3 /moldm-3 /moldm-31从反应N2O4 0.100 -0.060 0.0400.36物开始NO2 0 +0.120 0.1202从产物N2O4 0 +0.014 0.0140.37开始NO2 0.100 -0.028 0.0723从反应混N2O4 0.100 -0.030 0.0720.37合物开始NO2 0.100 +0.060 0.160 2020/5/10课件4二、化学平衡的概念（续）?例2：N22020/5/10课件5二、化学平衡的概念（续）?平衡时NO22/N2O4不变，即达到一个“常数”称为“平衡常数”（K）。N2O4(g)2 NO2(g)K=NO22/N2O4=0.37 （373 K）（二）平衡常数（Equilibrium constants）1.定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比，为一常数，称为“平衡常数”。符号：K。这一规律称为“化学平衡定律”。2020/5/10课件5二、化学平衡的概念（续）?平衡时N2020/5/10课件6（二）平衡常数（续）?2.平衡常数的意义?表示在一定条件 下，可逆反应 所能进行的极限。?K，正反应彻底。?通常：K 107，正反应单向?K Kr?逆反应自发进行，平衡向 气体分子总数增加 的方向移动，以消除总压力降低的影响。2020/5/10课件393-3化学平衡的移动（续）?2.2020/5/10课件403-3化学平衡的移动（续）?三、温度对化学平衡的影响?把vant Hoff等温式与吉布斯一赫姆霍兹方程结合来讨论。?封闭体系，热力学平衡常数Kr（或K?）只是温度T 的函数。?推导Kr与T 的关系:2020/5/10课件403-3化学平衡的移动（续）?三、温2020/5/10课件413-3化学平衡的移动（续）?由标态下vant Hoff等温式G?=-RT lnKr(封闭体系、等温、不做非体积功)?标态下吉一赫方程为：G?=H?-TS?(封闭体系、等温、不做非体积功)?代入上式 得，?H?-TS?=-RTlnKrlnKr=(-H?/RT)+(S?/R)（3-10）（3-10）式称为vant Hoff方程.2020/5/10课件413-3化学平衡的移动（续）?由标态2020/5/10课件423-3化学平衡的移动（续）?T 不大，无相变：H?T?H?298,S?T?S?298lnK1r=(-H?/RT1)+(S?/R)（1）lnK2r=(-H?/RT2)+(S?/R)（2）（2）-（1）：ln(K2r/K1r)=(H?/R)(T2-T1)/(T2T1)(3-11)2020/5/10课件423-3化学平衡的移动（续）?T 2020/5/10课件433-3化学平衡的移动（续）ln（K2r/K1r）=(H?/R)(T2-T1)/(T2T1)H?0 吸热,T2T1:K2r K1rH?0 放热,T2T1:K2r K1r?温度?（T2T1），平衡向吸热反应方向移动，且Kr改变：正反应吸热：K2r K1r；正反应放热：K2r K1r.?温度?（T2T1），平衡向放热反应方向移动，且Kr改变：正反应放热：K2r K1r；正反应吸热：K2r K1r.2020/5/10课件433-3化学平衡的移动（续）ln（K2020/5/10课件443-3 化学平衡的移（续）例：例：N2(g)+3 H2(g)=2 NH3(g)H?=-92.2 kJ.mol-1(放热)T1=298K，Kp1=6.2105T2=473K，Kp2=6.210-1T3=673K，Kp3=6.010-4即：T ，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且K 。或：T ，平衡向放热反应（正反应）的方向移动，且K ；2020/5/10课件443-3 化学平衡的移（续）例：N22020/5/10课件453-3 化学平衡的移动（续）求H?和S?值:?由（3-10）式（教科书P.63，4-23式）:lgKr=(-H?/2.303RT)+(S?/2.303R)在不同温度（T）下测定Kr数值，作出 lgKr(1/T)图（教科书P.63，图4-1）。斜率：(-H?/2.303R)截距：(S?/2.303R)可求出热力学函数H?和S?值。2020/5/10课件453-3 化学平衡的移动（续）求H2020/5/10课件463-3 化学平衡的移动（续）?一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响?提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但Kr不变。?二、压力对化学平衡的影响二、压力对化学平衡的影响提高总压力，平衡向气体分子总数减小的反应方向移动，但Kr不变。?三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响?温度?，平衡向吸热反应方向移动，且Kr改变。2020/5/10课件463-3 化学平衡的移动（续）?一、2020/5/10课件473-3 化学平衡的移动（续）?小结：浓度、压力、温度对平衡的小结：浓度、压力、温度对平衡的影响影响 Le-ChateliersPrinciple（勒一夏特里原理）。对于已达平衡的体系，若改变平改变平衡体系的条件（浓度、压力、温度）之一，之一，平衡将向解除这一改变的方向移动。2020/5/10课件473-3 化学平衡的移动（续）?小结2020/5/10课件48四、催化剂?使用（正）催化剂能 同等程度地提高正、逆反应的速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡移动，也不会改变平衡常数值。2020/5/10课件48四、催化剂?使用（正）催化剂能同等2020/5/10课件49第3章作业?教材p.65 67:?5,6,8,11,13,15,16,24?第15题补充数据：?SO2Cl2(l):fG?m=-313.5 kJ?mol-1fH?m=-388.74 kJ?mol-12020/5/10课件49第3章作业?教材p.65 67