同济大学普通化学教学课件 第一章（第四节）.ppt

1 第四节化学平衡 化学反应的可逆性与化学平衡 平衡常数 化学平衡移动 化学平衡计算举例 普通化学第一章 2 一 化学反应的可逆性与化学平衡1 什么是 化学反应的可逆性 CO H2O CO2 H2也可以 CO2 H2 CO H2O合起来写 CO H2OCO2 H2 既能正向进行 又能逆向进行的反应 叫 可逆反应 化学反应的这种性质 称为化学反应的 可逆性 几乎所有的化学反应都是可逆的 所不同的只是程度上的差别 有的可逆程度大些 如上例 有的可逆程度小些 例如 Ag Cl AgCl 很少有化学反应能 进行到底 已知进行得 最完全 的化学反应是 2KClO3 2KCl O2 3 2 什么是化学平衡 所谓化学平衡 指的是这样一种状态 此时 正向反应的速度与逆向反应的速度相等 参与反应的物质的浓度保持一定 动态的平衡 而非化学反应停止化学反应的可逆性的定量表征 平衡常数 4 二 平衡常数1 什么是 平衡常数 对于一个特定化学反应aA bBdD eE当反应达到平衡状态 有 rGm T 0即 其中 pA pB pD pE是指在平衡时的分压 5 对上式进行变换 令 则有 此式给出了平衡常数与热力学状态函数之间的关系 6 如果是溶液中的反应 可依此类推 令 则有 7 平衡常数反应了某一个化学反应进行完全的程度 数值越大 说明反应进行得越完全 平衡常数可由实验的方法测定 即 当反应达到平衡后 分别测出各反应物质的分压 或浓度 再计算出平衡常数的数值 在同一温度下 平衡常数的数值 不随压力 浓度 的变化而改变 是一个定值 常数 平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能相关 是化学反应的热力学性质之一 注意要点 8 2 平衡常数与温度的关系 9 3 平衡常数与化学反应的方向 反应商判据 从范特霍夫等温式可得出恒温恒压 任意状态下的计算公式 rGm rGm RTlnJ当反应达到化学平衡时 反应平衡常数K 与标准吉布斯自由能变有如下关系 rGm RTlnK 因为 0 rGm RTlnK 两式合并 rGm RTlnK RTlnJ或 rGm RTln由此得出化学反应反应商判据 若JK 则 rGm 0反应逆向进行 K J 10 三 化学平衡移动1 什么是 化学平衡移动 化学平衡是一个相对的 有条件的状态 一旦平衡的条件发生了变化 平衡 就被打破 化学反应就要向某个方向进行 然后在这一新的条件下重新达到平衡 这种由于平衡条件的变化 旧的平衡打破 新的平衡建立的过程 就称做 化学平衡移动 11 2 影响化学平衡的因素影响化学平衡的因素主要有 浓度 压力 温度 12 浓度的影响 增加反应物浓度 减小生成物浓度 平衡向正反应方向进行 减小反应物浓度 增加生成物浓度 平衡向负反应方向进行 aA bBdD eE 13 压力的影响 对于有气态物质参加的反应 增加反应体系的总压力 平衡向气态分子数减少的反应方向移动 降低总压力 平衡向气态分子数增加的反应方向移动 如果反应前后气体分子的总数不变 则总压力的变化 对化学平衡没有影响 气态分子总数增加的反应 CaCO3 CaO CO2气态分子总数不变的反应 CO H2O CO2 H2 14 温度的影响 温度升高 平衡向吸热 H 0 的反应方向移动 温度降低 平衡向放热 H 0 的反应方向移动 例如 2NO g O2 g 2NO g rHm 114kJ mol 15 3 吕 查德里原理 LeChatelier sPrinciple 平衡移动的一般规律当体系达到平衡后 如果改变体系的平衡条件之一 如 温度 压力 浓度等 平衡就向着减弱这个改变的方向移动 Asysteminequilibriumthatissubjectedtoastresswillreactinawaythattendstocounteractthestress 吕 查德里原理的应用 预测化学平衡移动的方向 16 四 有关化学平衡的计算1 多步反应的平衡常数平衡常数是化学反应的热力学性质