無機化學天津大學02-4化學平衡的移動課件

第二章化學反應的方向、速率和限度第四節(jié)

化學平衡的移動化學平衡的移動因外界條件改變使可逆反應從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)轉變的過程?？赡娣磻_平衡時

ΔrGm＝0、J=K

因此一切能導致ΔrGm

或J值發(fā)生變化的外界條件(濃度、壓力、溫度)都會使平衡發(fā)生移動。2.4.1濃度對化學平衡的影響化學反應等溫方程式可逆反應：cC+dD

yY+zZ根據(jù)rGm=

rGm+RTlnJ

rGm=-RTlnK得

JΔrGm＝RTln

K平衡移動方向的判斷

rGm<0，

J<K平衡向正反應方向移動

rGm=0，J=K平衡狀態(tài)

rGm>0，J>K

平衡向逆反應方向移動含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。判斷反應進行的方向；例

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]解：(1)J===1.00

0.01000.100×0.100J

<

K反應正向進行

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(2)計算平衡時Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度；例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag開始濃度/(mol·L-1)0.1000.1000.0100濃度變化/(mol·L-1)

-x-x+x平衡濃度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.0100+x

K===2.980.0100+x(0.100-x)2

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]x=0.0130c(Fe3+)=(0.0100+0.0130)mol·L-1=0.0230mol·L-1

c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.0130)mol·L-1=0.0870mol·L-1

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(3)Ag+的轉化率；解：α(Ag+)==×100%=13.0%

x0.01300.1000.100例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag新平衡濃度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.0109+0.1000.1000.100α'=38.1%增大反應物濃度，平衡向正方向移動，而使另一反應物的轉化率增大。例α'α'α'

0.0100+(0.300-)(0.100-)α'0.100α'0.100α'0.100K==2.98

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(4)計算c(Ag+)、c(Fe3+)不變，c(Fe2+)=0.300mol·L-1

時Ag+的轉化率。2.4.2

壓力對化學平衡的影響可逆反應：cC+dD

yY+zZ△n＝[(y+z)-(c+d)]≠0

n>0，氣體分子數(shù)增加的反應

n<0，氣體分子數(shù)減少的反應壓縮體積增加總壓J>K,平衡向逆反應方向移動J<K

,平衡向正反應方向移動均向氣體分子數(shù)減小的方向移動增大體積降低總壓J<K

,平衡向正反應方向移動J>K

,平衡向逆反應方向移動均向氣體分子數(shù)增加的方向移動可逆反應：cC+dD

yY+zZ△n＝[(y+z)-(c+d)]=0引入不參加反應的氣體,對化學平衡的影響:

恒溫恒容條件下,對化學平衡無影響;

恒溫恒壓條件下,引入不參加反應的氣體,

使體積的增大,造成各組分氣體分壓的減小,

化學平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動。體系總壓力的改變，同等倍數(shù)降低或增加反應物和生成物的分壓，J

值不變(仍等于K)，故對平衡不發(fā)生影響。一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%,計算:(1)反應的K；例平衡分壓

2.0(1-α)1.0(1+α)p總

1.0α1.0(1+α)p總K==[p(NO2)/p]2[p(N2O4)/p]p總p1.0(1-α)1.0(1+α){[][]}p總p

2.0α1.0(1+α){[][]}2

4.0α21.0(1-α2)=[][]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：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%,計算：(2)25℃、1000kPa下達到平衡時N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。例解：T不變，K

不變

4.0α21.0(1-α2)K=[][]p總p′′

4.0α210001.0(1-α2)100′1.3=[][]α=0.18=18%′′一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%,計算：(3)25℃、1000kPa下達到平衡時N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。例解：α=0.18=18%′平衡分壓

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p總

=×1000kPa=305.1kPa2.0×0.181.0(1+0.18)′′p(N2O4)=p總=

×1000kPa

1.0(1-α)1.0(1-0.18)1.0(1+α)1.0(1+0.18)′′

=694.9kPa總壓由100kPa增至1000kPa，N2O4的α由50%降至18%，說明平衡向左方向移動，即向氣體分子數(shù)少的方向移動。2.4.3

溫度對化學平衡的影響反應：

rGm=-RTlnK;

rGm=

rHm-T

rSmlnK

(T)=-

rSm(T)

rHm(T)

RRTlnK

(T)≈

-

rSm(298.15K)

rHm(298.15K)

RRTlnK1

(T1)≈

-

rSm(298.15K)

rHm(298.15K)

RRT1lnK2

(T2)≈

-

rSm(298.15K)

rHm(298.15K)

RRT2降低溫度K

值變小K值增大

rHm>0

吸熱反應K值增大K值變小

rHm<0放熱反應升高溫度溫度變化K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()例K(723K)=2.95×104K(723K)=2.95×104<6.8×1024=K(298.15K)升高溫度平衡向左(吸熱)移動，正反應為放熱反應。反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在298.15K時,K=6.8×1024、

rHm=-197.78kJ·mol-1,試計算723K時的K,并判斷平衡移動方向。K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()解：

K(723K)

197.78723-298.156.8×1024

8.314

198.15×723

ln=()=-20.3-2.4.4

催化劑對化學平衡的影響催化劑不影響化學平衡狀態(tài)對可逆反應來說，由于反應前后催化劑的化學組成、質量不變，因此無論是否使用催化劑，反應的始終態(tài)都是一樣的，即反應

rGm的不變，K也不變,則催化劑不會影響化學平衡狀態(tài)。催化劑能改變反應速率，可縮短到達平衡的時間，有利于生產(chǎn)效率的提高。平衡移動的規(guī)律呂·查德里原理當體系達到平衡后,若改變平衡狀態(tài)的任一條件(如濃度,壓力,溫度),平衡就向著能減弱其改變的方向移動。此原理既適用于化學平衡體系，也適用于物理平衡體系。注意：平衡移動原理只適用于已達平衡的體系，而不適用于非平衡體系。賣油翁下課了，回顧學習一個小故事吧！學習目標1、復述故事，深入理解文章內容，初步把握人物形象。2、學會利用文中關鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時間