第三章-化学平衡和化学反应速率要点.ppt

1、第三章 化学平衡和化学反应速率,3.1 化学平衡,一、可逆反应与化学平衡 1、可逆反应： 在一定条件下，既可向正反应方向进行，又可向逆反应方向进行的反应。 eg：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 不可逆反应： 理论上可以认为几乎所有的反应都可逆，但有些反应在已知条件下的逆反应进行的速率极其微小，以至于可忽略，称为不可逆反应。 eg:2KClO3=2KCl+3O2（加热，MnO2为催化剂）,2、化学平衡及特征 化学平衡状态：在一定条件下，可逆反应的正、逆反应速率相等的状态 化学平衡特征： a、动态平衡 反应还在进行，只是正、逆反应速率相等、浓度不在变化，称为平衡浓度； b、有条

2、件的平衡：C、T、P有确定值，只要有一个被破坏，旧平衡就会打破，产生新平衡，称为化学平衡移动；,3、化学平衡常数在一定温度下，任何可逆反应达平衡时各生成物浓度以其计量系数为指数的乘积与各反应物浓度以其计量系数 为指数的乘积的比值为一常数，称化学平衡常数。 （1）经验平衡常数KC、KP （2）标准平衡常数K 化学平衡计算时多采用标准平衡常数; 在滴定分析中多采用经验平衡常数.,分类,（1）经验平衡常数,通式:aA+bB=dD+eE,例如 H2(g)+I2(g)=2HI (g)达平衡时,KC浓度平衡常数,对气相反应，或可：,KP压力平衡常数,KP=KC(RT) KP、KC一般有单位（当=0，无量纲

3、）,（2）标准平衡常数K： 设反应 aA+bB=dD+eE 在一定温度达平衡 时，反应物的活度以方程式中化学计量数为乘幂的乘积，除以反应物的活度以方程式中化学计量数的绝对值为乘幂的乘积等于一常数。 活度近似看作有效浓度,4 、化学反应等温方程式(K与rG之间的关系) 目的：求非标准态rG、判断方向,任一态:rG = rG+ RTlnQ,任一反应: aA+bB=dD+eE,Q : 为非标准态时某一时刻的活度商,平衡态时: rG = 0,此时Q 为一常数称为标准平衡常数(用K表示) rG = -2.303RT lgK (K、Q关系： K是Q的特例，体系平衡状态时 Q=K ， 未达到平衡时用Q),反

4、应方向判据： 标态下：用rG判断 非标态下： （1）用rG判断 （2）根据Q/K判断 rG0 QK 逆向自发,讨论:标准平衡常数的表达式 任一反应: aA+bB=dD+eE A、若均为溶液： 理想溶液（或浓度稀的真实溶液）的活度是溶液浓度与标准浓度的比值。 = c/ c 平衡时的相对浓度（无量纲）； 故K无量纲；,B、若均为气相： =p/p （活度） 平衡时的相对分压（无量纲） 理想气体（或低压下的真实气体）的活度为气体的分压与标准压力的比值,C、复相反应： CaCO3(S)+2H+(aq) =Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I) 纯固体、纯液体在平衡常数表达式中不写出。,(4)K可由

5、实验测出，也可由热力学计算； rG = -2.303RT lgK K越大、反应进行的越完全 K与反应本性及T有关，与C、P无关 (5)平衡常数表达式要与方程式相对应。同一反应： 若1式2= 2式，（ K1）2 = K2 2 K1 若1式、 2式可逆， K1=1/ K2 （K1 -K2 ）,例1 H2(g)+I2(g)=2HI (g) (1),1/2 H2(g)+1/2I2(g)=HI (g) (2),(2)式 2=(1)式,例2： 平衡反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)的 K= 反应的K与rG的关系式 rG=。,（6）多重平衡规则：对二个（或多个）反应 若1式+2式= 3式， K3

6、= K1 K2 K1 +K2 若1式-2式= 3式， K3 = K1 /K2 K1 -K2 反应相同T、且状态一致方可用 用途：由已知反应K经加减组合求未知反应K,例1:一定温度下，某化学反应的平衡常数 A.由反应式决定 B.由起始浓度而定 C.随平衡浓度而定 D.随平衡压力而变 例2某温度时，反应1/3BA1/3A2B的平衡常数K 102,则在此温度下， 反应A2B3A+B的平衡常数为 A.104 B. 106 C.10-4 D. 10-6,3.2 化学平衡的移动 因条件改变从旧的平衡状态转变为新的 平衡状态的过程称为化学平衡的移动 平衡移动的总规律： 假如改变平衡体系的条件之一（ C、 P

7、 、 T），平衡就向减弱这种改变的方向移动.,平衡移动方向判据： （1）用rG判断 （2）根据Q/K判断 rG=rG+ RTlnQ =-RTlnK+RTlnQ =RTlnQ/K rG0 QK 逆向自发(进行),（一）浓度对化学平衡移动的影响：化学平衡移动的方向就是反应自发进行的方向，由rG决定，可根据Q/K判断。 在恒温下增加反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;相反,减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动.,对反应 aA+bB=dD+eE 在一定温度达平衡时：Q= K；若改变平衡体系某物浓度，平衡将移动，则Q K， （1）若C反增或 C产减，Q将减，QK，rG0

8、 反应向逆向进行至达新的平衡；,（二）压力对化学平衡移动的影响： 固、液相反应受P影响小；主要讨论气相反应。 总压P增加（减小），平衡将向n 减小（增大）的方向移动；但总压P变化对n=0的反应无影响。 对气相反应 aA+bB=dD+eE 达平衡时 Q=K,（1）总压力P增X倍：相应各物质的分压Pi将同时增X倍（ Pi =PXi）则：,因 n=(d+e) (a+b) 不同，有3种情况：,n 0，Xn 1，QK ， rGm,T0 逆向移动 n 0，Xn 1，QK ，rGm,T0 正向移动 n=0， Xn =1，Q=K，rGm,T=0 不移动,（2）总压力P减为1/Y：各分压Pi将降低1/Y， 则：

9、Q=(1/Y)n K =Y- n K n 0, Y- n 1，QK ，正向移动 n 0, 逆向移动； n=0， 平衡不移动,（3）加入惰性气体： n=0的反应，亦无影响 等温等容时: Pi=niRT/V,故分压不变， Q=K不变，无论n怎样，平衡均不移动。 等温等压时:加入惰性气体会使总压增大，为维持恒压,V需增加，则各物质的分压Pi将降低，如前分析： Q=Y- n K n 0, 正向移动 ；n 0, 逆向移动；,总结： n=0 总压P对平衡无影响 等温等容加惰气 P增(Pi增)：Q= Xn K n 0，逆向移动； n 0，正向移动 n 0，逆向移 等温等压加惰气,（三）温度对化学平衡移动的影

10、响： - 温度可使K 改变（C、P不改变K ） 当温度升高时平衡向吸热方向移动；降温时平衡向放热方向移动。 （1）范特霍夫公式： 利用rG= -RTlnK rG= rH-TrS可推出：,（2）温度对平衡移动的影响 吸热反应，rHm 0，升温，K2 K1右移， 降温，K2 K1右移， 升温，K2 K1左移,回目录,（四）催化剂对化学平衡移动的影响：,是动力学问题对rG无影响，不影响化 学平衡，只是缩短了化学平衡实现的时 间。,复习思考题,1、反应CaCO3(S)+2H+(aq) =Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I)的标准平衡常数表达式为K =-，反应K 与rG 的关系式rG = 2、化学反应的 ，反应速率愈大。 A. H越小 B. 活化能越小 C. G越小,3、下列说法是否正确： （1）质量作用定律适用于任何化学反应； （2）反应速度常数取决于反应温度，与反应物、生成物的浓度无关； （3）反应活化能越大，反应速率也越大；,4、一定温度下，某化学反应的平衡常数 A.由反应式决定 B.由起始浓度而定 C.随平衡浓度而定 D.随平衡压力而变 、某温度