大学化学平衡

1、。可逆化学反应进行到一定程度并达到动态平衡。CO2 (g) H2 (g)一氧化碳(g) H2O (g)银氯氯化银，第5章，化学平衡，5-1化学反应的可逆性和化学平衡，可逆反应：在一定条件下，一个既能正向又能反向进行的反应称为可逆反应。例如，一氧化碳H2O=二氧化碳H2(反应物和产物同时存在于系统中，反应不能进行到底。不可逆反应：逆反应的趋势很弱或达到逆反应发生的浓度为时已晚，且反应物已耗尽。(例如，氯化钾KCl O2)，化学平衡的特征如下：1 .化学平衡是一种动态平衡(有条件的、暂时的和可移动的)；2.达到化学平衡的标志(正=负，反应物和产物的浓度不随时间变化)(只有在恒温和封闭体系中的可逆反

2、应才能建立平衡)；3.化学平衡是自发的；4.化学平衡是可逆的(可以通过两种相反的方式实现)。5.化学平衡与系统的热力学性质有关。5-2化学平衡常数。1.经验平衡常数(基于质量作用定律的平衡常数，或通过实验测量平衡状态下各组分的浓度或分压获得的平衡常数)。)实验表明，参与反应的物质以一定比例形成反应混合物。在平衡状态下，各组分的浓度不变。但是当反应混合物的组成不同时，平衡体系的组成也不同。看看下面的反应数据：化学反应需要一个单一的参数来描述在一定温度下平衡系统的状态。1473K，虽然平衡组成不同，但它的值是恒定的。当、平衡时，的值保持不变。k被称为经验平衡常数(或实验平衡常数)。从经验平衡常数k

3、的表达式可以看出，k的单位是摩尔数dm-3 (g h) (a b)，它是浓度的一定幂。当(g h)=(a b)时，k没有单位。对于气相反应，Kc和Kp表示相同的平衡状态，但数值可以不同。Kc和Kp可以相互转换，相关公式如下：pV=nRTp=(n/V) RTp=cRT c为浓度；Kp=Kc (RT) n n是反应式中产物和反应物的计量系数之差。r值为8.314千帕dm3摩尔。-1k-1，当分压单位为千帕，浓度单位为摩尔DM-3时。除了n=0，KP和KC都是量纲的，由n决定.当写Kc或Kp表达式时，只写浓度或分压可变的溶液相和气相，纯固体和纯液体物质，但不写。1。平衡常数之间的关系：(精通)。正反

4、应A，B，B，B，B，A，A，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B反应方程式相加(相减)，平衡常数相乘(除)。(1) (2)得到(3)，K3=K1、K2。平衡常数的物理意义平衡常数是温度的函数，与初始浓度和反应过程无关。在一定温度下，每一个反应都有其特有的平衡常数。当条件改变并且达到新的平衡时，t和k不变。KP或KC的表达式仅适用于平衡系统(当浓度或分压必须平衡时)。K值是反应进程程度的标志。K值越大，正向反应进度(或彻底进度)越大，K值越小，正向反应进度越小。(典型的可逆反应10-7K107)注：k值不表示

5、反应速度，也不能预测时间；根据K不能进行的反应不是反应不能发生，而是当条件改变时可以完全进行。3.平衡常数的计算当反应温度为一氧化碳(克)H2O(克)H2(克)二氧化碳(克)时，实验测量值由rG计算，Kc=9。当一氧化碳和H2O的初始浓度均为0.02摩尔/立方米时，计算一氧化碳的平衡转化率。解决方案是： co(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)t0 0.02 0.0200t至0.02 x 0.02 x 2。平衡常数和化学反应程度。如果温度改变，Kc=1平衡状态下反应物和产物的相对压力和相对浓度应用质量作用定律，得到唯一的无量纲纯数，称为该温度下反应的平衡常数(标准平衡常数)。例如，浓度A=

6、5moldm3是相对浓度，因此相对浓度和相对分压都是无单位量。在平衡状态下，相对浓度和分压当然保持不变。分压pA=10 1.013 10 5 Pa，相对分压，3，标准平衡常数，在气相反应平衡中，k被称为多相反应的标准平衡常数，如碳酸钙、氧化钙、二氧化碳。例如，锌(s)2h(AQ)=H2(g)Zn2(AQ)k=(ph2)/p)(Zn2/c)/(h/c)2。对于没有气相的反应，k和经验平衡常数k的值相等，因为标准配置的值是1。然而，在与气相的反应中，钾和钾常常不相等，因为标准配置p 1。当溶液不平衡时，A和B也有特定的浓度值。当化学反应达到平衡时，4。标准平衡常数和化学反应的方向，Q是任何时刻的浓

7、度商，当Q是平的，在数学上显然不是真的，例如。值得注意的是，这里分数的分子和分母在数量上有一个限制关系：也就是说，其分子的增加(或减少)总是与其分母的减少(或增加)同时发生。所以我们的结论成立了。这个结论正确吗？如果反应A，B and B是一个原始反应，那么v-=K-B，v-平=K-B，B，v- v，类似地，如果问Kc，反应是相反的；当Q=Kc，v-=v时，反应达到平衡。即，Q c Kc或Qp Kp，反应反向进行；当Q c=K或Qp=Kp时，反应达到平衡。v- flat=v-flat，v- v表示反应正在进行。对于非基本反应，虽然质量作用定律不能严格建立，但反应物浓度越大，反应速度越快的基本趋

8、势仍然是正确的。因此，得出了同样的结论。化学反应等温化学反应A(AQ)B(AQ)G(AQ)H(AQ)在一定时间内，每种物质的浓度都不是标准配置，此时的反应商为q，5-3标准平衡常数k与rGm的关系。0不是自发的，因此化学反应等温式rGm=rGm RTlnQ变为0=rGm RTln Q，即，rGm=RTln Q，这是化学反应等温式。由该公式可以得到RGm，可作为非标准构型下化学反应方向的判据。当系统处于平衡时，有rGm=0和Q=K，该公式将非标准配置下的两个判据联系起来：当Q为K时，反应反向进行，由公式得到RGM 0；当Q=K时，反应达到平衡，通过下式得到rGm=0。将RGm=RTlnK代入化学

9、等温公式，得到RGm=rtlnk的rtnq，即这个公式非常重要，它连接了RGM和K两个重要的热力学数据.反应商Q是任意的，其值取决于反应开始时的分压或物质浓度。对于实际反应，Q，特别是LnQ，不会很大，而且G的符号主要与G有关。一般来说，当G为40KJmol-1时，反应的极限很小，反应不能自发进行。G -40KJmol-1，反应可以自发进行。-40千摩尔-1克40千摩尔-1，我们应该根据反应条件判断反应的方向和估计反应的极限。嘿。(健康)(反)，rGm(298)=rHm(298) 298rSm(298)，查找表，第二，fGm，rGm和rGm之间的关系。实施例1当反应N2 (g) 3 H2 (g

10、) 2 NH3 (g)在一定温度下达到平衡时，测量NH3=4摩尔dm3、N2=3摩尔dm3和H2=9摩尔dm3，并计算该温度下反应的平衡常数Kc。，Kc=7.3-103(mol dm3)2，溶液为：3。平衡常数的求解方法。例2，对于2no2 (g) n2o4 (g)，在298 K下找到K，溶液：f Gm (NO2，g)=51.30 kJmol 1 f Gm (N2O4，G)=97.82 kj mol _ 1，因此K=6.88，rGm=f Gm (N2O4，g) 2 f Gm (NO2，g)=97.8251.302=4.87 (kj mol _ 1)。在另一个例子中，CaO(s)CaO(s)CO

11、2(g)查表得到f Gm的值，计算出rGm=130千焦摩尔1，发现K=1.6-1023，这表明在298 K时，CO2在CaCO3表面上的平衡分压为1.6-1018帕。如果CO2分压低于这个值，碳酸钙将在298 K分解。也就是说，这个数据的实际意义是什么？=1.6 1023 p=1.6 1023 1.013 105 pa=1.6 1018 pa，练习，1。让反应体系包含H2(克)、二氧化碳(克)、H2O(克)和一氧化碳(克)。试着通过计算表明，298.15K:处于标准状态；在任何状态下：PH2=4105Pa帕，PCO2=5104Pa帕，PH2O=2102Pa帕，PCO=5102帕。H2(克)二氧

12、化碳(克)=H2O(克)一氧化碳(克)反应将朝哪个方向进行？解决方案：通过检查fGm获得rGm=28.6 kJmol1，并且它不能在标准温度和压力下自发进行。通过求解K=9.7510-6计算出的Q=510-6qK与rGm=RTlnKrtlnq=28 . 68 . 314298 . 1510-3ln 510-6=-1.7 kjmol10)的反应是自发的，氟化氢溶解在水中。如果可能发生，何时达到平衡？第一个问题是判断下列过程在1摩尔升-1的氟化氢水溶液中是否能自发地查表FG氟化氢(AQ)=-296.9千焦摩尔-1和FGF-(AQ)=-278.8千焦摩尔-1，并得到RGM=然而，当氟化氢(水)溶于水

13、时，氢=10-7摩尔升-1，并且没有氟-(水)。应该计算电离Gm来判断该过程是否可以自发进行。假设h=f-=10-7moll-1，HF=1moll-1，电离GM=RGMRTL NH f-/HF=18 . 18 . 314298 . 15 ln(10-7)210-3=-61.8 kjmol-1实际上是由于f-1 2molcl 5(g)，250被装在一个10L的密闭容器中。当时，1.5毫升氯被分解。如果将1毫升二氧化氯(g)引入密闭容器，则计算当时五氯苯酚的分解百分比。解决方案：PCl 5(g)=PCl 3(g)Cl2(g):(2-1.5)/101.5/101.5/10kc=(0.150.15)/

14、0.05=0.45。如果引入1摩尔氯气，新的平衡为(2-)/10/10(1)/10(/10)(1)/10/(2-)/10=0.45，溶液为=1.32(摩尔)五氯苯酚，NO2的平衡浓度为0.1摩尔l-1，并计算N2O4的平衡浓度。给定Kp=0.087KPa千帕-1，根据Kp和Kc之间的关系，Kc=n2o4/no22=Kp/(rt)n=(0.087千帕-1)(8.31千帕dm3mol-1k-1)(298.15千帕)=215.55时，密闭容器中N2O4的初始分压P0为60.6千帕，平衡时no2和N2O 4的分压为PNO2和PN2O4溶液：如果N2O4在平衡时分解千帕，那么PN2O4=(P0-)千帕PNO2=2千帕，然后PN2O4/(PNO2) 2=(P0-)千帕/(2千帕)2=0.08