化學(xué)平衡課件

物理化學(xué)電子教案—第六章

嚴(yán)格講，任何化學(xué)反應(yīng)既可以正向進(jìn)行，也可以逆向進(jìn)行，稱為“對(duì)峙反應(yīng)”。有些反應(yīng)逆向反應(yīng)的程度小到可以忽略不計(jì)的程度，稱為“單向反應(yīng)”?！?.1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度1.化學(xué)反應(yīng)的限度點(diǎn)燃

所有的對(duì)峙反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后，均會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)反應(yīng)達(dá)到極限值，以ξeq表示。若溫度和壓力保持不變，ξeq亦保持不變，即混合物的組成不隨時(shí)間而改變，這就是化學(xué)反應(yīng)的限度?；瘜W(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡。稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，只是溫度的函數(shù)，無(wú)量綱．稱反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變化，也只是溫度的函數(shù)，令則令反應(yīng)進(jìn)行到任一時(shí)刻上式稱為范霍夫等溫方程，Qp稱為分壓商。令則推廣到任意反應(yīng)的等溫方程正向反應(yīng)自發(fā)逆向反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)達(dá)平衡特別注意：在討論化學(xué)平衡時(shí)，與平衡常數(shù)相聯(lián)系，而則和化學(xué)反應(yīng)的方向相聯(lián)系。正向反應(yīng)大約可自發(fā)逆向反應(yīng)大約可自發(fā)不可估計(jì)可用來(lái)估計(jì)反應(yīng)方向例:400℃時(shí)的合成氨反應(yīng):加壓或及時(shí)抽出產(chǎn)物

由于通常情況下空氣中氧的分壓總是大于以上數(shù)值,因此鋅在空氣中總是能自發(fā)氧化為氧化鋅。

注意:以上結(jié)論只具有一般性,不是絕對(duì)的,有時(shí)盡管的絕對(duì)值很大,在特殊條件下,仍然可以改變反應(yīng)的方向.例如反應(yīng):若要不被氧化:2.物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)任意化學(xué)反應(yīng):規(guī)定：一切溫度下，處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)各種最穩(wěn)定單質(zhì)的生成吉布斯函數(shù)為0，那么由穩(wěn)定單質(zhì)生成單位物質(zhì)量的某物質(zhì)時(shí)，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變化就是該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)。例題:

解：

有人認(rèn)為經(jīng)常到游泳池游泳的人中，吸煙者更容易受到有毒化合物碳酰氯的毒害，因?yàn)橛斡境厮嫔系穆葰馀c吸煙者肺部的一氧化碳結(jié)合將生成碳酰氯?，F(xiàn)假設(shè)某游泳池水中氯氣的溶解度為10-6（摩爾分?jǐn)?shù)），吸煙者肺部的一氧化碳分壓為0.1Pa，問(wèn)吸煙者肺部碳酰氯的分壓能否達(dá)到危險(xiǎn)限度0.01Pa。已知氯氣的亨利常數(shù)為105Pa，一氧化碳和碳酰氯的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)分別為正向反應(yīng)自發(fā)逆向反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)達(dá)平衡上次課復(fù)習(xí)1.氣相反應(yīng)理想氣體反應(yīng)§6.3平衡常數(shù)的各種表示法只是T的函數(shù)，無(wú)量綱只是T的函數(shù)，單位Pa△υ是T和P的函數(shù)，無(wú)量綱例：298K，105Pa時(shí)，有理想氣體反應(yīng)：4HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+2H2O(g)求該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ和平衡常數(shù)Kp和Kx（所需數(shù)據(jù)可查教材附表）Kθ可視為僅是T的函數(shù)

稀溶液反應(yīng)

非理想溶液反應(yīng)2.液相反應(yīng)理想溶液反應(yīng)Kθ可視為僅是T的函數(shù)Kθ可視為僅是T的函數(shù)稱為的分解壓。例如，有下述反應(yīng)，并設(shè)氣體為理想氣體：

有氣相和凝聚相（液相、固體）共同參與的反應(yīng)稱為復(fù)相化學(xué)反應(yīng)。只考慮凝聚相是純態(tài)的情況，純態(tài)的化學(xué)勢(shì)就是它的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢(shì)，所以復(fù)相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只與氣態(tài)物質(zhì)的壓力有關(guān)。3.復(fù)相反應(yīng)?例：將固體NH4HS放在25℃的抽空容器中，求NH4HS分解達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)的壓力為多少？如果容器中原來(lái)已盛有氣體H2S，其壓力為4.00×104Pa,則達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的總壓力又將是多少？若化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系，的值也呈倍數(shù)關(guān)系，而值則呈指數(shù)的關(guān)系。4.平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系例如：（1）（2）(1)-(2)得（3）

例如，求的平衡常數(shù)解:各物質(zhì)的分壓

p3p100kPa-4p解得:

p(N2)=p=24.95kPa

p(H2)=3p=74.85kPa

p(NH3)=100kPa-4p=0.20kPa1/2N2+3/2H2=NH3

t=0時(shí)

130

平衡時(shí)

1-x3(1-x)2x各物質(zhì)的量各物質(zhì)的平衡分壓解得:

x=0.00394mol這是van’tHoff等壓公式根據(jù)G-H方程，當(dāng)反應(yīng)物都處于標(biāo)態(tài)時(shí)，有代入，得§6.5溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響對(duì)吸熱反應(yīng)升高溫度， 增加，對(duì)正反應(yīng)有利對(duì)放熱反應(yīng)升高溫度， 下降，對(duì)正反應(yīng)不利（1）若溫度區(qū)間不大，可視為與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)，得定積分式為：

這公式常用來(lái)從已知一個(gè)溫度下的平衡常數(shù)求出另一溫度下的平衡常數(shù)。

或用來(lái)從已知兩個(gè)溫度下的平衡常數(shù)求出反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變.（2）若溫度區(qū)間不大，可視為與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)，作不定積分，得:只要已知某一溫度下的就可以求出積分常數(shù)（3）若溫度區(qū)間較大，則必須考慮與溫度的關(guān)系已知：代入van‘tHoff微分式，得移項(xiàng)積分，得：為積分常數(shù)，可從已知條件或表值求得.將平衡常數(shù)與Gibbs自由能的關(guān)系式代入，得：這樣可計(jì)算任何溫度時(shí)的P131例題8，9.P增大時(shí)，Kx

減小，平衡向左移動(dòng)P增大時(shí)，Kx

增大，平衡向右移動(dòng)P改變，Kx

不變，平衡不移動(dòng)§6.7其它因素對(duì)化學(xué)平衡的影響1.壓力的影響

與壓力無(wú)關(guān)，所以改變壓力，不能改變，但對(duì)有氣體參加的反應(yīng)改變壓力可能改變即改變平衡組成：P13