无机及分析化学(第二版)第四章

第四章 化学平衡,知识目标：掌握化学平衡和平衡常数的概念；理解影响化学平衡移动的因素。,能力目标：能说出化学平衡的特点；能写出平衡常数的表达式；能运用平衡移动原理判断平衡移动的方向；能运用平衡常数进行简单计算。,第一节 可逆反应与化学平衡,有些化学反应在一定条件下，反应物几乎能完全转变成生成物。即这些反应只能向一个方向进行，是一种单向进行的反应，称为不可逆反应。但是大多数化学反应在一定条件下能同时向正逆两个方向同时进行，这种化学反应，称为可逆反应。,一、可逆反应,二、化学平衡,在密闭的容器中，将氮气和氢气按体积比1：3混合，它们发生如下反应：N2+3H2=2NH3反应刚开始时，只有氮气和氢气，此时正反应速率最大，逆反应速率为零。随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。当正反应速率等于逆反应速率时，反应物和产物浓度不再随时间变化，此时体系处于的状态称为“化学平衡”。,当反应处于平衡状态时有如下特征：反应达到化学平衡时，正逆反应速度相等，这个是化学平衡建立的条件；化学平衡是可逆反应进行的最大限度。只要外界条件不变，体系中反应物和生成物的浓度不再随时间改变，这是建立化学平衡的标志。化学平衡是有条件的、相对的动态平衡，当外界条件发生变化时，原有化学平衡就会被破坏而发生移动，直到建立新的平衡，这是化学平衡的移动。化学平衡可以从两个方向达到，即不论从反应物开始或从生成物开始均能达到平衡。,第二节 平衡常数,一、平衡常数,对于一般的反应：aA+bB=dD+eE平衡时：Kc=DdEe/AaBb该式为浓度平衡常数表达式。 Kc为平衡常数；A、B、D、E分别为A、B、D、E各物质的平衡浓度，单位为mol/L。,对于气相反应，由于气体的分压与浓度成正比，因此平衡常数可用各气体的分压表示，称为压力平衡常数，用Kp表示。aA(g)+bB(g)=dD(g)+eE(g)Kp=pDdpEe/pAapBb,式中，pA、 pB、 pD、 pE分别为各物质的平衡分压。Kc和Kp可由实验测得，又称为实验平衡常数。,二、书写平衡常数表达式的注意事项,K值的大小与反应温度有关，同一反应在不同温度下进行，K值不同。化学平衡常数表达式及其数值随化学方程式书写形式不同而不同，但实际意义却是相同的。如果反应体系中有固态物质和纯液相物质参加，它们的浓度视为常数，不将它们写在表达式中。对于在水溶液中进行的反应，不论是有水参加反应还是有水生成，均不写入平衡常数表达式中。,第三节 化学平衡的移动,一、浓度对化学平衡的影响,对于溶液中的某可逆反应，在任意状态下各生成物浓度幂的乘积与各反应物浓度幂的乘积之比称为“反应商”，用Q表示。,aA+bB=dD+eEQc= =cDdcEe/cAacBb,式中，cA、cB、cD、cE分别为各反应物与生成物的任意浓度，Qc称为浓度商。通过Qc与K的相对大小，可判断反应是否已经达到平衡状态。Qc= K时，体系处于平衡状态；Qc K时，反应向右进行；Qc K时，反应向左进行。,二、压强对化学平衡的影响,对于在液相和固相中发生的反应，改变压强，不会对平衡体系产生影响，但对有气体参加的反应就有可能有影响。,对于有气体参加的任意反应：aA+bB=dD+eEQp =pDdpEe/pAapBb,式中，pA、pB、pD、pE分别为各反应物与生成物的任意分压，Q称为分压商。通过Qp与K的相对大小，可判断反应是否已经达到平衡状态。Qp = K时，体系处于平衡状态；Qp K时，反应向右进行；Qp K时，反应向左进行。,三、温度对化学平衡的影响,温度改变对化学平衡的影响与化学反应的热效应有关。对于某反应，正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。升高温度时，正逆反应速率都会增大，但是吸热反应速率增大的倍数要大于放热反应速率增大的倍数，使得平衡常数减小，平衡向左移动，即向吸热反应方向移动；降低温度时，正逆反应速率都会减小，但是吸热反应速率减小的程度要更大，使得平衡常数增大，平衡将向右移动,即向放热反应方向移动。,四、催化剂对化学平衡的影响,使用催化剂能极大的改变化学反应速率，但是催化剂只能同等程度地加快正