大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)化學(xué)平衡公開課一等獎(jiǎng)省優(yōu)質(zhì)課大賽獲獎(jiǎng)?wù)n件

化學(xué)平衡§4.1化學(xué)反應(yīng)可逆性和化學(xué)平衡§4.2平衡常數(shù)§4.3化學(xué)平衡移動(dòng)§4.1化學(xué)反應(yīng)可逆性和化學(xué)平衡4.1.1化學(xué)反應(yīng)可逆性4.1.2化學(xué)平衡4.1.1化學(xué)反應(yīng)可逆性1、不可逆反應(yīng)：只能向一個(gè)方向進(jìn)行反應(yīng)。2、可逆反應(yīng)（1）概念：在同一條件下，既能向一個(gè)方向又能向相反方向進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。a.可逆程度不一樣,有徹底向右進(jìn)行,有則不然.b.對(duì)于同一反應(yīng),在不一樣條件下,可逆性也會(huì)不一樣.例:2H2(g)+O2(g)≒2H2O(g)873K-1273K時(shí),生成水方向占優(yōu)勢(shì)4273-5273K時(shí),分解過(guò)程占優(yōu)勢(shì)4.1.2化學(xué)平衡

N2O4氣體N2O4(g)≒2NO2(g)無(wú)色棕紅色tVV正V逆動(dòng)態(tài)平衡V正＝V逆在可逆反應(yīng)體系中,正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等時(shí)反應(yīng)物和生成物濃度不再隨時(shí)間改變狀態(tài),即動(dòng)態(tài)平衡.≠0平衡類型氧化還原平衡配位平衡沉淀溶解平衡電離平衡§4.2平衡常數(shù)4.2.1經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)4.2.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和吉布斯自由能改變4.2.3多重平衡混合氣體總壓力等于各組分氣體分壓之和.P=P1+P2+P3+…+Pin=n1+n2+n3+…+ni=xi∴Pi=xi

P分壓定律4.2.1經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(液相反應(yīng))(氣相反應(yīng))若a+b=g+h,則Kc和Kp都沒(méi)有單位;若a+b≠g+h,則Kc和Kp都有單位(普通都省略).在373K時(shí)：對(duì)于任一個(gè)可逆反應(yīng)aA+bB≒gG+hH(1)定義：在一定溫度下，當(dāng)可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度冪乘積與反應(yīng)物濃度冪乘積之比為常數(shù)。濃度平衡常數(shù)：壓力平衡常數(shù)：(2)Kc和Kp關(guān)系∴Kp=Kc(RT)△n,△n=g+h-(a+b)?！鱪是反應(yīng)式中生成物和反應(yīng)物計(jì)量系系數(shù)之差。當(dāng)△n=0時(shí)，Kp=Kc當(dāng)△n≠0時(shí)，Kp≠Kc(3)平衡常數(shù)表示式地書寫規(guī)則①純固體,液體和稀溶液中水濃度不寫入K表示式;②K值與反應(yīng)方程式寫法相關(guān):N2O4(g)≒2NO2(g)例：在373K時(shí)，1/2N2O4(g)≒NO2(g)1/3N2O4(g)≒2/3NO2(g)K1=(K2)2=(K3)3③K正×K逆=1(4)平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率就是反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物百分?jǐn)?shù)，即：H2(g)+CO2(g)≒CO(g)+H2O(g)起始濃度：0.020.0200mol/L平衡濃度：0.0050.0050.0150.015mol/L轉(zhuǎn)化濃度：0.0150.015mol/L【例1】反應(yīng)CO+H2O≒H2+CO2，在某溫度T時(shí)，Kc＝9，若CO和H2O起始濃度均為0.02mol.L-1，求CO平衡轉(zhuǎn)化率。解：設(shè)消耗了CO濃度為xmol.L-1CO+H2O≒H2+CO2起始濃度0.020.0200mol.L-1平衡濃度0.02-x0.02-xxxmol.L-1x＝0.015mol.L-1，[H2]=[CO2]=0.015mol.L-1轉(zhuǎn)化率為：（0.015/0.02）×100％＝75％同理，可求得當(dāng)Kc＝4和Kc＝1時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率分別為67％和50％。所以，K越大，轉(zhuǎn)化率越大。4.2.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和吉布斯自由能改變利用熱力學(xué)相關(guān)公式間接求算得到平衡常數(shù)。(1)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kc?(無(wú)量綱)對(duì)于可逆反應(yīng)aA+bB≒gG+hH（液相反應(yīng)）稱為相對(duì)濃度，其中C?

＝1mol.L-1

Kc?=Kc(C?)

a+b-g-h=Kc

(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kp?(無(wú)量綱)對(duì)于氣相反應(yīng)aA+bB≒gG+hH稱為相對(duì)壓力，其中P?

＝101325PaKp?=Kp(P

?)

a+b-g-h[例2]某溫度下反應(yīng)A(g)≒2B(g)到達(dá)平衡時(shí)，PA=PB=1.00×105Pa,求Kp?。解：若以分壓直接代入公式，則得經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)：計(jì)算Kp?時(shí)，一定要代入相對(duì)分壓值，不能將氣體得分壓值Pi直接代入，不然會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。(3)化學(xué)平衡與⊿rG關(guān)系溫故而知新

自發(fā)反應(yīng)過(guò)程判斷依據(jù):⊿rGT,P＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行⊿rGT,P＝0反應(yīng)是可逆，處于平衡狀態(tài)⊿rGT,P＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行對(duì)于液相反應(yīng)aA+bB≒gG+hH當(dāng)體系處于平衡狀態(tài)時(shí)，△rG=0，則：此時(shí)，CA’、CB’、CG’和CH’分別等于平衡濃度。化學(xué)等溫式濃度商同理，對(duì)于氣相反應(yīng)：Q=K

?,⊿rGT,P＝0,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)Q<K?,⊿rGT,P＜0,正向自發(fā)進(jìn)行，至Q=K為止Q>K

?,⊿rGT,P＞0,逆向自發(fā)進(jìn)行，至Q=K為止QP為分壓商4.2.3利用多重平衡規(guī)則計(jì)算平衡常數(shù)<1>SO2+1/2O2≒SO3

<2>NO2≒NO+1/2O2<3>SO2+NO2≒SO3+NO從反應(yīng)式看:<3>=<1>+<2>從經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)表示式推導(dǎo)：K3=K1×K2⊿rG1?

⊿rG2?

⊿rG3?

⊿rG3?

=⊿rG1?

+⊿rG2?

K3?

=K1?

×K2?【例3】已知以下反應(yīng)平衡常數(shù)：(1)HCN?H++CN－K1?

=4.9×10-10

(2)NH3+H2O?NH4++OH－K2?

=1.8×10-5(3)H2O?H++OH－Kw?

=1.0×10-14

試計(jì)算下面反應(yīng)平衡常數(shù)：(4)NH3+HCN?NH4++CN－解：(4)=(1)+(2)－(3)依據(jù)多重平衡規(guī)則：§4.3化學(xué)平衡移動(dòng)3.3.1濃度對(duì)化學(xué)平衡影響3.3.2壓力對(duì)化學(xué)平衡影響3.3.3溫度對(duì)化學(xué)平衡影響3.3.4選擇合理生產(chǎn)條件普通標(biāo)準(zhǔn)4.3.1濃度對(duì)化學(xué)平衡影響(液相反應(yīng))1、增大反應(yīng)物濃度或降低產(chǎn)物濃度，使?jié)舛壬蘍減小，Q<K?，所以平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)2、降低反應(yīng)物濃度或增大產(chǎn)物濃度，Q＞K?，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)3、反應(yīng)物和產(chǎn)物同時(shí)增大或減小時(shí)：(1)若a+b=d+e，平衡不移動(dòng)；(2)若a+b≠d+e，C↑，平衡向分子數(shù)目降低方向移動(dòng)；C↓，平衡向分子數(shù)目增多方向移動(dòng)。aA+bB≒gG+hHP61-例3-94.3.2壓力對(duì)化學(xué)平衡影響1.增大反應(yīng)物分壓或降低產(chǎn)物分壓，平衡向正向移動(dòng)。2.降低反應(yīng)物分壓或增大產(chǎn)物分壓，平衡向逆向移動(dòng)。3.改變平衡體系總壓力時(shí)：(1)若a+b=g+h，平衡不移動(dòng)；(2)若a+b≠g+h，P總↑，平衡向氣體分子數(shù)目降低方向移動(dòng)；P總↓，平衡向氣體分子數(shù)目增多方向移動(dòng)。aA+bB≒gG+hH4.3.3溫度對(duì)化學(xué)平衡影響(改變平衡常數(shù))(1)當(dāng)△rHm?>0，升高溫度，平衡向正向(吸熱)移動(dòng);降低溫度，平衡向逆向(放熱)移動(dòng)。△rGm?=△rHm?–T.△rSm?-RTlnK?=△rHm?–T.△rSm?(2)當(dāng)△rHm?<0，升高溫度，平衡向逆向(吸熱)移動(dòng);降低溫度，平衡向正向(放熱)移動(dòng)。LeChatelier(勒廈特列)原理即平衡移動(dòng)原理：假如改變平衡狀態(tài)任一條件，如濃度、壓力和溫度等，平衡就向能消除外來(lái)影響，恢復(fù)原有狀態(tài)方向移動(dòng)。4.3.4催化劑影響：不能改變平衡狀態(tài)，它只不過(guò)縮短了到達(dá)平衡時(shí)間。4.3.4選擇合理生產(chǎn)條件普通標(biāo)準(zhǔn)①增大反應(yīng)物濃度（或分壓），不但可提升反應(yīng)速率，還可促使平衡正向進(jìn)行。②對(duì)于氣體分子數(shù)目降低氣相反應(yīng)，增加壓力不但可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，還能提高反應(yīng)物產(chǎn)率。③升高溫度能夠提升化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)于吸熱反應(yīng)可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。本章小結(jié)試驗(yàn)平衡常數(shù)Kp(或Kc)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kp?

(或Kc?)區(qū)分；平衡常數(shù)表示式書寫規(guī)則和多重平衡；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率概念；4.化學(xué)反應(yīng)等溫式，利用反應(yīng)商Q與K?相互大小判斷自發(fā)進(jìn)行方向；5.化學(xué)平衡移動(dòng)影響原因及LeChatelier原理練習(xí)1.到達(dá)平衡時(shí)，各反應(yīng)物和生成物濃度一定相等。2.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值大，說(shuō)明正反應(yīng)一定進(jìn)行；標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值小，說(shuō)明正反應(yīng)不能進(jìn)行。3.對(duì)于放熱反應(yīng)來(lái)說(shuō)，升高溫度會(huì)使其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)變小，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低。4.某物質(zhì)在298K時(shí)分解率為15%，在373K時(shí)分解率為30%，由此可知該物質(zhì)分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)2NO2(g)≒N2O4(g)到達(dá)平衡時(shí)，降低溫度混合物顏色會(huì)變淺，說(shuō)明此反應(yīng)逆反應(yīng)是A.△rHm?=0反應(yīng)B.△rHm?>0反應(yīng)C.△rHm?<0反應(yīng)D.氣體體積減小反應(yīng)2.在1073K，反應(yīng)CaO(s)+CO2(g)≒CaCO3(s)K?=3.1×10-5，則CO2相對(duì)平衡分壓為A.3.1×10-5B.(3.1×10-5)1/2

C.1/(3.1×10-5)D.(3.1×10-5)2

3.已知反應(yīng)H2(g)+Br2(g)≒2HBr(g)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K1?=4×10-2，則同溫度下反應(yīng)HBr(g)≒?H2(g)+1/2Br2(g)K2?=A.(4×10-2)-1B.2×10-1

C.4×10-2D.(4×10-2)-1/2

例：P67-9解：PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)平衡濃度：1.000.2040.204（mol·L－1）反應(yīng)濃度：0.2040.2040.204（mol·L－1）起始濃度：1.2040