有機(jī)無(wú)機(jī)化學(xué)化工熱力學(xué)教學(xué)課件化學(xué)平衡的移動(dòng)

1、第二章化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度第四節(jié) 化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)因外界條件改變使可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程?？赡娣磻?yīng)達(dá)平衡時(shí) rGm0、J=K 因此一切能導(dǎo)致rGm或 J 值發(fā)生變化的外界條件(濃度、壓力、溫度)都會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。2.4.1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響化學(xué)反應(yīng)等溫方程式可逆反應(yīng)： c C + d D yY + z Z根據(jù) rGm=rGm+RT ln J rGm=-RT lnK得 JrGm RT ln K平衡移動(dòng)方向的判斷rGm 0， J 0，J K 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 含含0.100molL-1Ag+、0.100molL-1Fe2+、0.0100molL

2、-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：溶液中發(fā)生反應(yīng)： Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag，K =2.98。(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；例 c(Fe3+)/c c(Fe2+)/c c(Ag+)/c 解：(1)J= = =1.00 0.01000.1000.100J 0，氣體分，氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)子數(shù)增加的反應(yīng) n K ,平衡向平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)逆反應(yīng)方向移動(dòng)JK ,平衡向平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)正反應(yīng)方向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)增大體積增大體積降低總壓降低總壓JK ,平衡向平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)逆反應(yīng)方向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)均向氣體分

3、子數(shù)增加的方向移動(dòng)可逆反應(yīng)： c C + d D yY + z Zn(y+z)-(c+d)=0引入不參加反應(yīng)的氣體,對(duì)化學(xué)平衡的影響: 恒溫恒容條件下,對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響;恒溫恒壓條件下,引入不參加反應(yīng)的氣體, 使體積的增大,造成各組分氣體分壓的減小, 化學(xué)平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。體系總壓力的改變，同等倍數(shù)降低或增加反應(yīng)物和生成物的分壓，J 值不變(仍等于K )，故對(duì)平衡不發(fā)生影響。一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的=50%,計(jì)算:(1)反應(yīng)的K ；例平衡分壓 2.0(1-) 1.0(1+) p總 1.01.

4、0(1+)p總K = =p(NO2)/p 2p(N2O4)/p p總p1.0(1-)1.0(1+) p總p 2.01.0(1+) 2 4.021.0(1-2)= p總p 4.0(0.50)21.0-(0.5)2=( )1.0=1.3解： N2O4(g) 2NO2(g)一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的=50%,計(jì)算：(2) 25、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的, N2O4和NO2的分壓。例解：T不變，K 不變 4.021.0(1-2)K = p總p 4.02 10001.0(1-2) 1001.3= =0.18

5、=18%一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)在25、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的=50%,計(jì)算：(3) 25、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的, N2O4和NO2的分壓。例解： =0.18=18%平衡分壓 2.01.0(1+)p(NO2)= p總 = 1000kPa =305.1kPa2.00.181.0(1+0.18)p(N2O4)= p總= 1000kPa 1.0(1-) 1.0(1-0.18) 1.0(1+) 1.0(1+0.18) =694.9kPa 總壓由100kPa增至1000kPa，N2O4的由50%降至18%，說(shuō)明平衡向左方向移動(dòng)，即

6、向氣體分子數(shù)少的方向移動(dòng)。2.4.3 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響反應(yīng)： rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSmlnK (T)= -rSm(T) rHm(T) R RTlnK (T) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RTlnK1 (T1) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT1lnK2 (T2) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT2降低溫度K 值變小K 值增大rHm 0 吸熱反應(yīng)K 值增大K 值變小rHm 0放熱反應(yīng)升高溫度溫度變化K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln

7、 = ( )例K (723K)=2.95104K (723K)=2.95104 6.81024=K (298.15K)升高溫度平衡向左(吸熱)移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在298.15K時(shí),K =6.81024、 rHm=-197.78kJmol-1,試計(jì)算723K時(shí)的K , 并判斷平衡移動(dòng)方向。K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( )解： K (723K) 197.78 723-298.15 6.81024 8.314 198.15723ln = ( )=-20.3-2.4.4 催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài)對(duì)可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，由于反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)組成、質(zhì)量不變，因此無(wú)論是否使用催化劑，反應(yīng)的始終態(tài)都是一樣的，即反應(yīng)rGm的不變，K 也不變, 則催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡狀態(tài)。催化劑能改變反應(yīng)速率，可縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，有利于生產(chǎn)效率的提高。 平衡移動(dòng)的規(guī)律