内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第5章化学平衡ppt课件.ppt

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1、第5章化学平衡ChemicalEquilibrium在研究物质的变化时，人们不仅注意反应的方向和反应的速率，而且也十分关心化学反应可以完成的程度，即在指定的条件下，反应物可以转变成产物的最大限度。这就是我们要讨论的化学平衡问题。本章讨论的主要内容有：1．化学平衡和平衡常数的概念2．多重平衡规则3．化学平衡的计算4．标准平衡常数与标准自由能变的关系5．化学平衡移动的原理。§5-1化学反应的可逆性和化学平衡可逆反应：在一定条件下，一个化学反应即可从左向右进行，又可以从右向左进行的反应叫可逆反应。例如：CO(g

2、)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)化学反应的这种性质叫反应的可逆性。几乎所有的反应都具有可逆性，只是可逆性程度不同。习惯上，我们把可逆性显著的化学反应，称为可逆反应（用箭头表示）；可逆性不显著的化学反应，称为不可逆反应（用平行线表示）。可逆反应最终将导致化学平衡状态（即可逆化学反应可以完成的最大限度）。化学平衡：在可逆反应中，正反应速度与逆反应速度相等时的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。在化学平衡状态下：反应并未停止，只是正逆反应速度相等。即v正=

3、v逆，因此化学平衡是一种动态平衡。H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡条件包括体系各物质的浓度、温度、压力条件的改变，平衡将发生移动。化学平衡的特点平衡是动态的到达平衡状态的途径是双向的对上述反应，不论从哪个方向都能到达同一平衡状态。温度一经确定，CO2的平衡压力也就确定，在该压力下产生CO2的速率等于它转化为CaCO3的速率。系统各组分无限期保持恒定并不意味着正、逆反应的终止，只不过朝两个方向进行的速率相等而已。如反应：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)平衡时，CaCO3仍不断分解为CaO和C

4、O2,CaO与CO2仍在不断形成CaCO3（用放射性同位素14C标记法）平衡状态是两种相反趋势导致的折中状态两种相反趋势是指系统总是趋向最低能量的趋势和趋向最大混乱度的趋势。CaCO3的分解成气态CO2分子的混乱度更高。如果只有熵变这一因素，CaCO3将会完全分解。然而CaCO3的分解为吸热过程，熵变有利的这一反应焓变却不利。逆反应的情况恰好颠倒过来:熵变不利而焓变却有利。可以认为，平衡系统中CO2的分压反映了两种趋势导致的折中状态。化学平衡规律适用于各种平衡（电离平衡，酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡、

5、配位平衡）。§5-2平衡常数2-1经验平衡常数参与反应的物质按一定比例组成反应混合物。平衡时，各组分的浓度不再改变。但反应混合物的组成不同时，平衡体系的组成并不相同。看如下的反应数据：CO2H2COH2OCO2H2COH2O①0.010.01000.0040.0040.0060.0062.3②0.010.02000.00220.01220.00780.00782.3③0.010.010.00100.00410.00410.00690.00592.4④000.020.020.00820.00820.0118

6、0.01182.1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始浓度/mol·dm－3平衡浓度/mol·dm－3通过以上数据可以看出，无论反应从哪个方向开始，尽管平衡组成不同，但的值是不变的。据此可以得到结论，在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成物浓度以反应方程式中计量系数为指数幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量系数为指数幂的乘积之比为一常数，称为可逆反应的经验平衡常数（或实验平衡常数）用Kc表示。对任一可逆反应aA+bBeE+dDKc=————[E]e[D]d[A]a[B]b方括号内表示的是物

7、质的平衡浓度Kc是用平衡浓度表示的平衡常数从经验平衡常数Kc的表达式中可以看出，Kc的单位是：[mol·dm－3](e+d)－(a+b)即为浓度的某次幂。当(e+d)=(a+b)时，Kc无单位对于气相反应：aA(g)+bB(g)eE(g)+dD(g)对于气相反应，用物质的平衡分压表示气态可逆反应的经验平衡常数Kp。对同一个反应：Kc和Kp数值可能不等，二者之间的关系：Kp=Kc(RT)nn=(e+d)-(a+b)n=0Kp=KcP：Pa；V：m3；T：K；R=8.314J·mol-1·K-1Kp=

8、————[pE]e[PD]d[PA]a[PB]b在某一温度下达平衡：注意：（1）平衡状态，平衡体系各物质浓度保持不变，但各物质浓度值与初始浓度有关。（2）平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关。2-2平衡常数表达式的书写要求和多重平衡规则1.平衡常数表达式的书写要求反应体系中纯固体，纯液体及水溶液中的水的浓度不写入平衡常数表达式中。如:Cr2O72-(aq)+H2O2CrO42-(aq)+2H+(aq)H2O为液相，不写入