普通化學(xué)化學(xué)平衡原理市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、普 通 化 學(xué)主講： 李瓊芳GENERAL CHEMISTRY/10/101第二章 化學(xué)平衡原理第1頁(yè)第1頁(yè)教學(xué)目的化學(xué)平衡：1. 理解化學(xué)平衡狀態(tài)意義。2. 掌握原則平衡常數(shù)與反應(yīng)原則摩爾自由能關(guān)系。3. 掌握簡(jiǎn)樸化學(xué)平衡計(jì)算辦法。4. 掌握多重平衡原理及其應(yīng)用。第二章 化學(xué)平衡原理/10/102第二章 化學(xué)平衡原理第2頁(yè)第2頁(yè)化學(xué)平衡移動(dòng)：1. 能夠通過Q和K比較判斷反應(yīng)進(jìn)行方向。2. 掌握各種影響化學(xué)平衡移動(dòng)原因。/10/103第二章 化學(xué)平衡原理第3頁(yè)第3頁(yè)教學(xué)內(nèi)容：2.1 原則平衡常數(shù)2.2 多重平衡系統(tǒng)2.3 化學(xué)平衡移動(dòng)/10/104第二章 化學(xué)平衡原理第4頁(yè)第4頁(yè)第一節(jié) 原則平

2、衡常數(shù)一、 化學(xué)平衡狀態(tài)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不也許無休止地進(jìn)行下去，也就是說化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行 程度是有限。比如在密閉容器中，一定溫度下，氫氣和碘蒸氣反應(yīng)生成氣態(tài)碘化氫：/10/105第二章 化學(xué)平衡原理第5頁(yè)第5頁(yè)在同樣條件下，氣態(tài)碘化氫也能分解為碘蒸氣和氫氣，上述兩個(gè)過程同時(shí)發(fā)生且方向相反，這一特性可用下列形式表示：習(xí)慣上把從左向右進(jìn)行反應(yīng)叫正反應(yīng)；從右向左進(jìn)行反應(yīng)叫逆反應(yīng)。這種在同一條件下，既能夠正向進(jìn)行又能夠逆向進(jìn)行反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。/10/106第二章 化學(xué)平衡原理第6頁(yè)第6頁(yè)恒溫恒壓下化學(xué)反應(yīng)之因此能夠進(jìn)行，是由于 ，伴隨反應(yīng)進(jìn)行， 逐步增大，當(dāng) 時(shí)，反應(yīng)失去了推動(dòng)力，體系處于平衡狀態(tài)。從熱力

3、學(xué)，即從宏觀上分析，是系統(tǒng)吉布斯自由能達(dá)到最低時(shí)狀態(tài)，反應(yīng)宏觀停止。無論是正向還是逆向進(jìn)行反應(yīng)均達(dá)到平衡，各反應(yīng)物、產(chǎn)物分壓或構(gòu)成均不再改變。從熱力學(xué)上分析：動(dòng)力學(xué)：/10/107第二章 化學(xué)平衡原理第7頁(yè)第7頁(yè)從化學(xué)動(dòng)力學(xué)，即從微觀角度來分析，達(dá)到化學(xué)平衡系統(tǒng)，只是正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等狀態(tài)，其實(shí)正反應(yīng)和逆反應(yīng)均未停止，這就是化學(xué)平衡狀態(tài)是系統(tǒng)在一定條件下動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)一個(gè)原因。對(duì)于在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡系統(tǒng)，若反應(yīng)條件發(fā)生改變，原有平衡狀態(tài)將被破壞，系統(tǒng)將向一新平衡轉(zhuǎn)移，這就是所謂化學(xué)平衡移動(dòng)。/10/108第二章 化學(xué)平衡原理第8頁(yè)第8頁(yè)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)中各反應(yīng)物、生成物

4、構(gòu)成均不再發(fā)生改變，且含有一定關(guān)系。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫式當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)因此：原則平衡常數(shù)因此：二、原則平衡常數(shù)/10/109第二章 化學(xué)平衡原理第9頁(yè)第9頁(yè)可逆反應(yīng)： aA + bB = dD + eE平衡常數(shù)是表征可逆反應(yīng)建立平衡、或表征反應(yīng)進(jìn)行程度特性常數(shù)。 值越大，表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物在平衡混合物中所占百分比越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。平衡常數(shù)除取決于反應(yīng)物本性外還受溫度影響，但與反應(yīng)物濃度無關(guān)。將各組分平衡濃度分別與原則濃度(c=mol/L)或原則壓力(p =101.325Kpa)相比，再代入平衡常數(shù)表示式，即得到原則平衡常數(shù)。/10/1010第二章 化學(xué)平衡原理第10頁(yè)第10頁(yè)

5、例2.1 血紅蛋白運(yùn)載和輸送氧機(jī)理以及一氧化碳能夠使人中毒死亡機(jī)理，是生物學(xué)家與化學(xué)家合作而得以處理。血紅蛋白可與氧氣，也可與一氧化碳生成配合物，下列反應(yīng)表示氧合血紅蛋白可轉(zhuǎn)化為一氧化碳合血紅蛋白：試驗(yàn)證實(shí)，只要有10%氧合血紅蛋白轉(zhuǎn)化為一氧化碳合血紅蛋白，人就會(huì)中毒身亡。計(jì)算空氣中CO體積分?jǐn)?shù)達(dá)到多少，即會(huì)對(duì)人生命造成危險(xiǎn)？解：/10/1011第二章 化學(xué)平衡原理第11頁(yè)第11頁(yè)解得：p(CO)=0.01kPa(CO)=0.01/100=0.01%空氣中CO體積分?jǐn)?shù)達(dá)萬分之一時(shí)，即可對(duì)生命造成威脅。/10/1012第二章 化學(xué)平衡原理第12頁(yè)第12頁(yè)三、反應(yīng)系統(tǒng)中平衡判斷由化學(xué)反應(yīng)等溫方程式

6、及反應(yīng)原則平衡常數(shù)與原則吉布斯自由能 關(guān)系可知：/10/1013第二章 化學(xué)平衡原理第13頁(yè)第13頁(yè)若QK，則反應(yīng)rGm0，反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行；若QK，則反應(yīng)rGmK， rGm 0 , 逆反應(yīng)自發(fā)，直至達(dá)到新平衡，平衡逆向移動(dòng)。增大c(A)或c(B)，減小c(D)或c(E)，QK， rGm 0 , 正反應(yīng)自發(fā)，直至達(dá)到新平衡，平衡正向移動(dòng)。第三節(jié) 化學(xué)平衡移動(dòng)一、 濃度對(duì)化學(xué)平衡影響/10/1021第二章 化學(xué)平衡原理第21頁(yè)第21頁(yè)例2.3 反應(yīng)Fe2+(aq) + Ag+ (aq) = Fe 3+ (aq) + Ag(s)，反應(yīng)開始前，體系中各物質(zhì)濃度分別是：c(Ag+)=0.10 molL

7、-1，c(Fe2+)=0.10 molL-1 ， c(Fe3+)=0.01 molL-1 。已知25時(shí)平衡常數(shù)K=2.98，求反應(yīng)開始后向何方進(jìn)行？平衡時(shí)Ag+、Fe2+、 Fe3+濃度各為多少？假如保持Ag+、 Fe2+濃度不變，而使c(Fe3+)變?yōu)?.30 molL-1 ，求由Ag+ (aq)轉(zhuǎn)化為Ag(s)轉(zhuǎn)化率是多少？解： 反應(yīng)開始時(shí)（初始狀態(tài)）Q 0 ，若將體系總壓力增大到x倍，則相應(yīng)各組分分壓也將增大到x倍，此時(shí) 因xn 1，則Q K，平衡向逆方向移動(dòng)。二、 壓力對(duì)化學(xué)平衡影響/10/1025第二章 化學(xué)平衡原理第25頁(yè)第25頁(yè) n 0 ，若將體系總壓力增大到x倍，則相應(yīng)各組分分

8、壓也將增大到x倍，此時(shí) 因xn 1，則Q K，平衡向正方向移動(dòng)。 n = 0 ，若將體系總壓力增大到x倍，則相應(yīng)各組分分壓也將增大到x倍，此時(shí) 因xn =1，則Q = K，平衡不發(fā)生移動(dòng)。/10/1026第二章 化學(xué)平衡原理第26頁(yè)第26頁(yè)兩式合并：設(shè)某一可逆反應(yīng)，在溫度T1時(shí)平衡常數(shù)為K1，在溫度T2時(shí)平衡常數(shù)為K2，則有：三、 溫度對(duì)化學(xué)平衡影響/10/1027第二章 化學(xué)平衡原理第27頁(yè)第27頁(yè)因rHm 、rSm隨溫度改變很小，可近似看作常數(shù)，將式2減式1得。 放熱反應(yīng)（ rHm T1）平衡時(shí)Q= K1，會(huì)使K2 0），升高溫度（T2T1）平衡時(shí)Q= K1，會(huì)使K2 K1(=Q)，平衡向右移動(dòng)。范特霍夫公式/10/1028第二章 化學(xué)平衡原理第28頁(yè)第28頁(yè)化學(xué)平衡移動(dòng)原理：假如改變平衡體系條件之一（如濃度、壓力或溫度），平衡就向能削弱這個(gè)改變方向移動(dòng)。例1. 增大體系總壓力。平衡如何移動(dòng)？2. 升高體系溫度。平衡如何移動(dòng)？3. 增大氮?dú)鉂舛?。平衡如何移?dòng)？平衡向右移動(dòng)。平衡向左移動(dòng)。平衡向右移動(dòng)。/10/1029第二章 化學(xué)平衡原理第29頁(yè)第29頁(yè)例2.4 已知反應(yīng) C（石墨）+ CO2（g）=2CO（g），在1000時(shí)K =1.6102，1227時(shí)K =2.1103