化学平衡PPT课件

,作者:李祥子,单位:皖南医学院,第七章,化学平衡,ChemicalEquilibrium,第一节化学反应限度与标准平衡常数,第二节实验平衡常数,第三节化学平衡的移动,重点难点,标准平衡常数K及实验平衡常数Kc、Kp的定义式，平衡常数的书写规则，浓度对化学平衡移动的影响。,平衡常数与Gibbs自由能之间的关系，温度对化学平衡移动的影响及其相关计算。压力对化学平衡移动的影响，LeChatelier原理。,了解化学平衡与生理平衡的关系。,化学反应限度与标准平衡常数,第一节,一、标准平衡常数的概念,在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度以其计量数为指数幂的乘积与反应物浓度以其计量数为指数幂的乘积之比为常数。平衡常数的量纲为1。,化学平衡常数表达式表明一个化学反应各物质平衡浓度之间的关系，通常化学反应的平衡常数越大，达到平衡时产物就会越多，反应的转化率也就越高，因此化学平衡常数可以反映出反应的限度。,第一节化学反应限度与标准平衡常数,在等温等压不做非体积功的条件下，当反应达到平衡时，反应系统Gibbs自由能变=0，则有,即，,上式为化学反应的等温方程式。Ky称标准平衡常数(standardequilibriumconstant),K与温度有关,第一节化学反应限度与标准平衡常数,一、标准平衡常数的概念,cy=1molL-1,py=100kPa,第一节化学反应限度与标准平衡常数,一、标准平衡常数的概念,二、标准平衡常数表达式的书写,说明1：固体CaCO3和CaO不写入表达式中。,1.有固体参与的反应,Ky=p(CO2)/py,第一节化学反应限度与标准平衡常数,2.有溶剂参与反应,说明2：溶剂看成一个常数，不写入表达式中。,第一节化学反应限度与标准平衡常数,二、标准平衡常数表达式的书写,3.反应方程式的写法,说明3：平衡常数与反应方程式是一一对应；正反应和逆反应的标准平衡常数互为倒数。,第一节化学反应限度与标准平衡常数,二、标准平衡常数表达式的书写,4.耦合反应,说明4：当两个化学反应方程式相加减时，所得的新化学反应的平衡常数是原来两个化学反应平衡常数的乘积或商。,第一节化学反应限度与标准平衡常数,二、标准平衡常数表达式的书写,三、用标准平衡常数判断反应方向,=-RTlnK,第一节化学反应限度与标准平衡常数,例292K时，血红蛋白(Hb)与氧气反应Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq)的标准平衡常数为85.5。若在292K时，空气中O2(g)的压力为20kPa，O2在水中的溶解度为2.310-4molL-1，试求反应Hb(aq)+O2(aq)HbO2(aq)的标准平衡常数和。,第一节化学反应限度与标准平衡常数,三、用标准平衡常数判断反应方向,根据式(7.5)可知，,第一节化学反应限度与标准平衡常数,三、用标准平衡常数判断反应方向,实验平衡常数,第二节,一、可逆反应,HAc(aq),H+(aq)+Ac-(aq),BaSO4(s),Ba2+(aq)+SO42-(aq),在同一条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应（reversiblereaction）,第二节实验平衡常数,等,定,动,变,化学平衡,v正,v逆,化学平衡,第二节实验平衡常数,一、可逆反应,二、实验平衡常数,可逆反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)的实验数据(单位为molL-1),常数,第二节实验平衡常数,推广到任一可逆反应：aA+bB,dD+eE,若反应在溶液中进行，平衡时,对于气体反应：,第二节实验平衡常数,二、实验平衡常数,化学平衡的移动,第三节,一、浓度对化学平衡的影响,如果增加反应物的浓度或减少生成物的浓度，将使Q，则0，反应将自发正向进行。反之，如果增加生成物的浓度或减小反应物的浓度，则Q，0，反应将逆向自发进行。,第三节化学平衡的移动,例已知反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，在690K时的0.10。当CO2和H2的起始浓度分别为0.50molL-1和0.050molL-1，平衡时CO2的转化率是多少？若CO2和H2的起始浓度均为0.50molL-1，平衡时CO2的转化率又是多少？,解:设反应达到平衡时CO和H2O均为xmolL-1CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)起始浓度（molL-1）0.500.05000平衡浓度（molL-1）0.50x0.050xxx,第三节化学平衡的移动,一、浓度对化学平衡的影响,解得x=0.0304molL-1CO2的转化率为同理，当CO2和H2的起始浓度均为0.50molL-1时，设反应达到平衡时CO和H2O均为ymolL-1,第三节化学平衡的移动,解得y=0.1201molL-1CO2的转化率为,由上可知，当CO2的起始浓度不变时，提高H2的起始浓度，会提高CO2的转化率。,第三节化学平衡的移动,二、压力对化学平衡的影响,如果平衡总压力提高一倍，各气体的分压也相应增加一倍，则：,0，反应将逆向自发进行。,平衡后如果将总压力减小一半，各气体的分压也减小一半，则：,第三节化学平衡的移动,二、压力对化学平衡的影响,三、温度对化学平衡的影响,第三节化学平衡的移动,（T1）,（T2）,第三节化学平衡的移动,解：(1)查表得298.15K时,(NH3,g)=-16.4kJmol-1,则此合成氨反应在298.15K的为,=2(-16.4)kJmol-1030=-32.8kJmol-1,=5.6105，此为298.15K时的标准平衡常数。,第三节化学平衡的移动,(2)查表得298.15K时的,(NH3,g)=-45.9kJmol-1，则298.15K下，,此反应的为,=2(-45.9)kJmol-1030=-91.8kJmol-1,若773.15K时，此合成氨反应的标准平衡常数为,，则,=7.410-5,第三节化学平衡的移动,对任意可逆反应，在一定温度下达到平衡时，其平衡常数的表达式定义为“产物浓度以其计量数为幂指数的乘积与反应物浓度以其计量数为幂指数的乘积之比”。这一比值为常数，与反应温度有关，与反应中各组分的浓度或分压无关。平衡常数分为标准平衡常数和实验平衡常数。标准平衡常数用K表示，其定义式中各溶液相物质浓度除以c，各气体分压除以p；实验平衡常数用K、Kc或Kp表示。平衡常数的表达式与方程式的书写有关：一般纯固体、纯液体、溶剂均不写入平衡常数的表达式中；正反应和逆反应的标准平衡常数互为倒数；两个化学反应方程式相加（减）时，所得的新化学反应的标准平衡常数是原来两个化学反应标准平衡常数的乘积（商）。,非标准状态下，可以用标准平衡常数（K）和反应商（Q）的比值判断非标准状态下化学反应进行的方向。