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第四章化学平衡

勒沙特列原理(平衡移动原理): 改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度), 平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
化学平衡基本公式
浓度(气体):
n C V总
转化率:

a
n已反应 n起始
100%

r Gm B f Gm,B
B
4.1.1 化学势与化学平衡
化学反应方向判据: 在等温、等压、w′=0的条件下,反应进度由ξ 变化到ξ+dξ
r Gm (3) r Gm (1) 2 r Gm (2)
r Gm (3)
K (1) K (3) [ K (2)]2
多重平衡规律 多重平衡规律就是两个方程式相加减 所得的新方程的平衡常数与两个方程式的 平衡常数的关系。 结论: 方程式相加,平衡常数相乘; 方程式相减,平衡常数相除; 方程式乘以n,平衡常数乘n次方。
p pNH3 pH2S
pNH3 p
pH 2S pFra bibliotek1 ( p / p )2 4
4.3 标准平衡常数的测定与计算
⑴ 标准平衡常数的测定
①物理方法: 直接测定与浓度或压力呈线性关
系的物理量,如折光率、电导率、颜色、光的
吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等, ②化学方法: 用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方 法使反应停止,然后用化学分析的方法求出平 衡的组成。
Q越小,说明反应物的浓度越大,有利正向 进行,反之,有利于逆向。
相向应高 对进物中 活行的学 度,浓过 商原度: 变来有增 小是利加 了使正反 !
催化剂的加入使得正逆反应速率都增加,且 改变的倍数相同,因此催化剂只能加快反应 速率,缩短反应时间,而不能改变化学平衡 向减不小强高 进弱一,,中 行这样浓体学 。种,度系过 改因增的: 变此加体增 的要倍积大 方向数减压
⑵ K 的理论计算
根据 K 的定义式
K e

rGm RT
只要能设法求得给定温度下的ΔrGm,
即可计算出该温度下的K。
rG B f H
θ m B
θ B,m
T B S
B
θ B,m
4.4 影响化学平衡因素
(1)影响化学平衡的因素:
改变这些因素都会使平 衡发生移动,总是向减弱这 种方向进行,最后达到新平 衡。
相关化学反应K⊙之间的关系
例如,求 C(s) CO2 (g) 2CO(g) 的平衡常数
(1) C(s) O2 (g) CO2 (g)
(2) CO(g) 1 O 2 (g) CO 2 (g) 2
r Gm (1)
r Gm (2)
(1) - 2×(2) 得(3)
(3) C(s) CO2 (g) 2CO(g)
θ
K
θ
pCO2 p
的分解压力。
pCO2
称为 CaCO3 (s)
对多相反应,其纯固体、纯液体组分的化学势与 标准态相同,故其活度项不出现在K 的表达式中。
θ
如果产生的气体不止一种,则所有气体压力的 总和称为分解压力。 例如: 分解压力 则标准平衡常数:
K

NH 4 HS(s) NH 3 (g) H 2S(g)
r H m 为定值时等压方程式的积分式
不定积分
ln K

r H C RT
m
定积分
K2 r Hm 1 1 ln ( ) K1 R T1 T2
定积分式常用来从已知一个温度下的平衡常数 求出另一温度下的平衡常数;不定积分式可以作图 求出焓变值。
课堂练习
例4-1 在903K及101.3Kpa下,使SO2和O2各1mol反应, 平衡时,使气体流出冷却,用碱液吸收SO3和SO2后, 在273K及101.3Kpa下测得O2体积为13.78dm3,计算该 氧化反应的平衡常数。
r G RT ln K
m

r Gm K exp( ) RT
K⊙称为标准平衡常数,它仅是温度的函数, 是无量纲的量。
θ r Gm r Gm RT ln Q
r Gm RT ln K RT ln Q
Q RT ln K
Q = K⊙ Q >K⊙ Q﹤K⊙ rGm = 0 rGm > 0 rGm < 0 平衡 逆向自发 自发
答案:B;D
4.2.2 使用标准平衡常数的注意事项
(1)理想气体:用分压商表示
( pG / p θ ) g ( pH / p θ ) h Kθ ( p A / p θ ) a ( pD / p θ ) d
(2)非理想气体: 用逸度商表示
( fG / p ) ( f H / p ) K ( f A / p θ )a ( f D / p θ )d
B B
g G a A
r Gm r G RT ln Q
θ m
相对活度商
上式称化学反应定温式或范特霍夫定温式
当体系达到平衡
r Gm G RT ln Q 0
G RT ln Q RT ln K
r m
r m
标准平衡常数:
K

g h aG a H a d a A aD
课堂练习
(1)当反应的Q> K⊙时( ) B 反应向逆向进行 D 方向不能确定
A 反应向正向进行 C 当K很大时,反应向正向进行
(2)已知:①H2 + S =H2S K1⊙ ②S + O2===SO2 K2⊙ 则③H2 + SO2 == O2 + H2S的K3⊙ 为: A K1 +K2 B K1 -K2 C K 1· 2 K D K1/K2
本章重点、难点
重点:
(1)正确写出化学反应等温式。根据化学反应等温 式判断化学反应的方向。 (2)掌握标准平衡常数与温度的关系,并掌握标准 平衡常数的计算。
难点:
标准平衡常数与化学平衡的关系
4.1 化学反应的限度
化学平衡特点: 等(正逆反应速率相等) 定(浓度与质量分数恒定) 动(动态平衡) 变(条件改变,平衡发生变化)
作业
P99
3…..4…..5…..6…..8
因素
浓度
压强
温度
(2)温度对标准平衡常数的影响
rGm K exp( ) f (T ) RT
r H d ln K dT RT

m 2
化学反应等压方程式 ΔHm>0 (吸热反应),T↑K ↑;T ↓ K↓ ΔHm<0 (放热反应), T↑ K↓; T ↓K ↑
G r Gm B B T , p B
<0 反应向右进行 =0 反应达平衡 >0 反应向左进行
4.1.2 反应进度和反应限度的关系
4.2.1 化学反应定温方程式及平衡常数
定温、定压,任一化学反应 aA + dD gG + hH
h H d D
a a B B RT ln a a B B
θ θ g θ h
(3)理想溶液反应: 用摩尔分数表示。
x x K x x
θ
g G a A
h H d D
(4)理想稀溶液反应:可以用摩尔分数、相对物质 的量浓度或相对质量摩尔浓度表示。
x x K x x
θ
g h G H a d A D
(5)多相反应 参加反应的各组分处于不同相的化学反应。 CaCO3的分解反应 平衡时: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
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