化學(xué)平衡 完整版

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化學(xué)平衡

ChemicalEquilibrium2第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的平衡條件任意的反應(yīng)體系，W′=0任意的反應(yīng)體系，W′=0，等溫等壓一.摩爾反應(yīng)吉布斯能反應(yīng)進(jìn)度3物理意義:等溫等壓，非體積功W′=0，反應(yīng)體系的吉布斯能隨反應(yīng)進(jìn)度的變化率4反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡化學(xué)平衡的條件二.化學(xué)反應(yīng)平衡的條件5反應(yīng)物產(chǎn)物6例：產(chǎn)物化學(xué)勢(shì)的總和反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和7產(chǎn)物化學(xué)勢(shì)的總和反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和<反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行G(反應(yīng)物)G(產(chǎn)物)8第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式和平衡常數(shù)一、理想氣體的化學(xué)勢(shì)P.751.純物質(zhì)單一組分理想氣體化學(xué)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)：p為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)的化學(xué)勢(shì)，只與T有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)壓力100kPa9V封閉、雙變量體系,W′=0了解推導(dǎo)過程:對(duì)于純一組分,偏摩爾體積等于摩爾體積10標(biāo)準(zhǔn)壓力100kPa標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)：p為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)的化學(xué)勢(shì)，只與T有關(guān)了解推導(dǎo)過程:112.混合理想氣體的化學(xué)勢(shì)氣體B的分壓12理想氣體反應(yīng)：二、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式和平衡常數(shù)多組分體系，W′=0，恒溫恒壓13標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯能變:組分的分壓均為100kPa時(shí)的反應(yīng)吉布斯能變，只與T有關(guān)，與p無關(guān)標(biāo)態(tài)時(shí)：pB=pθ14Qp：壓力商任意情況的分壓推導(dǎo)的結(jié)果：推廣到溶液，用aB代替pB，見P83表3-2化學(xué)反應(yīng)等溫方程式15例：16當(dāng)平衡時(shí)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)standardequilibriumconstant無量綱化學(xué)平衡時(shí)的分壓17任意化學(xué)反應(yīng)方向的判斷：，則0,，則0,，則0,<>=正向反應(yīng)自發(fā)逆向反應(yīng)自發(fā)達(dá)到化學(xué)平衡18第三節(jié)平衡常數(shù)表示法一、氣體反應(yīng)平衡常數(shù)平衡常數(shù)愈大，反應(yīng)程度愈大，與反應(yīng)式寫法有關(guān)與T有關(guān)1.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)19192.經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)⑴Kp，只與溫度有關(guān)Kp量綱何時(shí)為一？20⑵Kx，與溫度和壓力有關(guān)體系的總壓摩爾分?jǐn)?shù)21⑶KC，只與溫度有關(guān)22⑷

Knn總23P.111

習(xí)題2.1000K時(shí)，反應(yīng)的＝19397J·mol－1現(xiàn)有與碳反應(yīng)的氣體，其中含有CH4(g)10﹪，H2(g)80﹪，N2(g)10﹪(體積百分比)。試問：⑴T＝1000K,p=100kPa時(shí)，甲烷能否形成？⑵在⑴的條件下，壓力需增加到若干，上述合成甲烷的反應(yīng)才可能發(fā)生？重點(diǎn)24解：=0.156＝3950.43(J·mol－1)>0⑴必須計(jì)算摩爾分?jǐn)?shù)體積﹪即是25∴在T＝1000K,p=100kPa時(shí)，甲烷不能形成。⑵<0p>163.22(kPa)2626課堂練習(xí).若298K時(shí)，反應(yīng)N2O4(g)＝2NO2(g)的K

p

=0.1132，則：

(1)當(dāng)p(N2O4)=p(NO2)=1kPa時(shí)，反應(yīng)將___________；

(2)當(dāng)p(N2O4)=1kPa，p(NO2)=10kPa時(shí)，反應(yīng)將________。A、向生成NO2的方向進(jìn)行

B、向生成N2O4的方向進(jìn)行C、正好達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)D、難于判斷其進(jìn)行方向BA27解：N2O4(g)＝2NO2(g)K

p

=0.113228⑴當(dāng)p(N2O4)=p(NO2)=1kPa

∴反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行29⑵當(dāng)p(N2O4)=1kPa,p(NO2)=10kPa

∴反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行30四、復(fù)相化學(xué)反應(yīng)即有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)分解壓--固體物質(zhì)在一定溫度下分解達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)物中氣體的總壓力。有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)中，平衡常數(shù)只與體系中氣態(tài)物質(zhì)的分壓有關(guān)。壓力對(duì)純固體、純液體廣度性質(zhì)的影響忽略不計(jì)31第四節(jié)反應(yīng)限度的計(jì)算（平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算）平衡轉(zhuǎn)化率＝平衡時(shí)某反應(yīng)物消耗的量該反應(yīng)物的原始量×100﹪平衡產(chǎn)率＝平衡時(shí)轉(zhuǎn)化為指定產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量該反應(yīng)物的原始量×100﹪?yán)碚撧D(zhuǎn)化率32AB主反應(yīng)：副反應(yīng)：AC反應(yīng)前：反應(yīng)后：反應(yīng)前：反應(yīng)后：502501﹪﹪33P100例4-4在400K，100kPa，由1mol乙烯與1mol水蒸氣反應(yīng)生成乙醇?xì)怏w，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為0.099，試求在此條件下乙烯的轉(zhuǎn)化率。并計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的濃度。(氣體可視為理想氣體)重點(diǎn)34解：開始平衡110==1－=1－2－

物質(zhì)的量設(shè)轉(zhuǎn)化率為，則n乙醇n水n乙烯35

＝0.293＝29.3﹪3637習(xí)題3.在一個(gè)抽空的容器中引入氯氣和二氧化硫，若它們之間沒有發(fā)生反應(yīng)，則在375.3K時(shí)的分壓分別為47.836kPa和44.786Pa。將容器保持在375.3K，經(jīng)一定時(shí)間后，壓力變?yōu)槌?shù)，且等于86.096kPa。求反應(yīng)的Kθ.P.112SO2Cl2:氧氯化硫/硫酰氯/磺酰氯38解：nB∵分壓pB與成正比∴分壓可看成是n，可以進(jìn)行加減運(yùn)算設(shè)平衡時(shí)SO2Cl2的分壓為x開始平衡47.83644.7860x47.836－x44.786－x92.622－x＝86.09639x＝6.526(kPa)=2.4240吉布斯－亥姆霍茲公式化學(xué)反應(yīng)等壓方程式：第六節(jié)溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響一.反應(yīng)吉布斯能?rG隨溫度的變化41了解:吉布斯－亥姆霍茲公式的推導(dǎo)封閉體系、W′=0恒壓（即濃度不變）：化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)式中的某一組分：42∵反應(yīng)物和產(chǎn)物的溫度相同∴∴標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)：43越大升高溫度對(duì)反應(yīng)有利。吸熱>0T切線的斜率討論：溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響1.吸熱反應(yīng)44越小放熱升高溫度對(duì)反應(yīng)不利。2.放熱反應(yīng)升溫對(duì)吸熱反應(yīng)有利<0T切線的斜率45可計(jì)算不同溫度的平衡常數(shù)二.范特霍夫方程461．PCl5的分解反應(yīng)是PCl5(g)＝PCl3(g)+Cl2(g)，在473K達(dá)到平衡時(shí)，PCl5(g)有48.5%分解，在573K達(dá)到平衡時(shí)，有97%分解，則此反應(yīng)為A、放熱反應(yīng)B、吸熱反應(yīng)C、即不放熱也不吸熱D、這兩個(gè)溫度下的平衡常數(shù)相等課堂練習(xí)：答案：B47第七節(jié)其它因素對(duì)平衡的影響一、體系總壓力p對(duì)化學(xué)平衡的影響只與T有關(guān)Kx與T、p有關(guān)增大總壓，平衡正向移動(dòng)嗎？總壓48氣體分子數(shù)增加增大討論：降低總壓對(duì)的反應(yīng)有利。恒T時(shí)為常數(shù)降低體系的總壓力對(duì)氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)有利；反之，增加壓力對(duì)氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)不利?！?9二、惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響恒T時(shí)為常數(shù)增大討論：加入惰性氣體對(duì)的反應(yīng)有利。氣體分子數(shù)增大加入惰性氣體相當(dāng)于降低氣體總壓(T、濃度、p不變)↑惰性氣體50練習(xí)：1.加入惰性氣體對(duì)哪一個(gè)反應(yīng)能增大其平衡轉(zhuǎn)化率?A、C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)

B、CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)C、H2(g)+3N2(g)=2NH3(g)D、CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=H2O(l)+C2H5COOCH3(l)答案：A51P108例4-11常壓下乙苯脫氫制備苯乙烯，已知837K時(shí)，Kθ＝0.178，若原料氣中，乙苯和水蒸汽的比例為1︰9，求乙苯的最大轉(zhuǎn)化率。若不通水蒸氣，則乙苯的轉(zhuǎn)化率為若干？解：開始平衡10

1－

10+

099通水蒸氣：52

＝0.728＝72.8﹪53

＝0.389＝38.9﹪1+

不通水蒸氣：54練習(xí)：1.反應(yīng)試討論一定溫度下，下列情況下平衡移動(dòng)的方向，并簡(jiǎn)要說明理由。⑴采用壓縮的方法使系統(tǒng)壓力增大；解：1，p增大，平衡移動(dòng)逆向↑↓55⑵充入氮?dú)獾３窒到y(tǒng)總體積不變；充入氮?dú)?，平衡移?dòng)不會(huì)↑↑不變56⑶充入氮?dú)獾３窒到y(tǒng)總壓力不變；1，充入氮?dú)?，平衡移?dòng)正向↑↑57⑷充入水蒸氣但保持系統(tǒng)總壓力不變；＝減小>正向，充入水蒸氣系統(tǒng)達(dá)到平衡，，，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，即平衡移動(dòng)。正向58⑸向反應(yīng)系統(tǒng)加炭并保持系統(tǒng)總壓力不變；平衡移動(dòng)。不會(huì)592.放熱反應(yīng)達(dá)平衡后，若分別采?、僭黾訅毫Γ虎跍p少NO2分壓；③增加O2分壓；④升高溫度；⑤加入催化劑，能使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)的是A.①②③B.②③④C.③④⑤D.①②⑤答案：A60總結(jié)：一、化學(xué)平衡的條件二、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式(理想氣體)多組分體系，W′=0，恒溫恒壓61三、化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)與T有關(guān)(理想氣體)62(Kx與T,p有關(guān))(Kc與T有關(guān))(Kn與T、p、n總有關(guān))(Kp與T有關(guān))63四、平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算五、各種因素對(duì)化學(xué)平衡的影響64解釋體積百分