化学平衡移动

cG g cH h
cG
g c° 平 a cA c° 平
⋅(
cH
⋅( )
h c° 平 b cB c° 平
)
3.结论 结论
♦ 增加反应物的浓度或减少产物的浓度，使平衡向产 增加反应物的浓度或减少产物的浓度 反应物的浓度或减少产物的浓度，
物方向移动，即平衡向右移动。 物方向移动，即平衡向右移动。 向右移动 ♦ 减少反应物的浓度或增加产物的浓度，使平衡向反 减少反应物的浓度或增加产物的浓度 反应物的浓度或增加产物的浓度， 应物方向移动，即平衡向左移动 向左移动。 应物方向移动，即平衡向左移动。
质量不变，因此无论是否使用催化剂， 质量不变，因此无论是否使用催化剂，反应的始终 态都是一样的，即反应∆ 不变， 不变, 态都是一样的，即反应∆rGm的不变， Kſ也不变, 则催化剂不会影响化学平衡状态。 则催化剂不会影响化学平衡状态。 催化剂能改变反应速率， 催化剂能改变反应速率，可缩短到达平衡的时 间，有利于生产效率的提高。 有利于生产效率的提高。
一、浓度对化学平衡的影响
1.定性判断 1.定性判断
比较反应商Q与平衡常数的大小， 比较反应商 与平衡常数的大小，来判断平衡移动的 与平衡常数的大小 方向。 方向。 Q < KΘ 平衡向右移动； 平衡向右移动； Q = KΘ,平衡不移动； 平衡不移动； 平衡不移动 Q> KΘ, 平衡向左移动。 平衡向左移动。
2.分 析 分 aA(aq)+ bB(aq) gG(aq)+ hH(aq)
将任意状态下的各物质浓度，带入平衡关系式，其值为 任意状态下的各物质浓度，带入平衡关系式， 状态下的各物质浓度 平衡关系式 反应商Q。 反应商 。
( c° ) ⋅ ( c° ) ( ) a b ＝Q ≠ Kø = cA cB ( c° ) ⋅ ( c° ) ( )
0.0194 + x =2.99
x = 0.0139 c(Fe2+) = (0.181 – 0.0139) mol·L-1 = 0.167 mol·L-1; c(Ag+) = (0.0806 – 0.0139) mol·L-1 = 0.0667 mol·L-1; c(Fe3+) = (0.0194 + 0.0139) mol·L-1 = 0.0333 mol·L-1;
组分气体的分压是否有改变 （2）同理可分析，减小压力，平衡向气体分子总数增 ）同理可分析，减小压力， 大的方向移动。 大的方向移动。 （3）若反应前后气体分子总数相等，压力改变对平 ）若反应前后气体分子总数相等， 衡无影响，因为会同等程度改变正、逆反应的速率。 衡无影响，因为会同等程度改变正、逆反应的速率。 （4）当体系中加入惰性气体，若体积不变，总压增 ）当体系中加入惰性气体，若体积不变， 则对平衡无影响；若总压不变，体积增加， 加，则对平衡无影响；若总压不变，体积增加， 则平衡会发生移动。 则平衡会发生移动。 （5）对固体、液体物质参与的反应，压力对化学平衡 ）对固体、液体物质参与的反应， 的影响较小，可不考虑。 的影响较小，可不考虑。
三、温度对化学平衡的影响
K2 ø ∆rHm ø (298K） T2-T1 ） ln K ø = (TT ) R 1 1 2 温度变化 ∆rHm ø < 0 放热反应 ∆rHm ø > 0 吸热反应
升高温度，平衡向吸热反应方向移动 升高温度，
K2 ø ＜ K1 ø K2 ø ＞ K1 ø 升高温度 降低温度，平衡 ← 降低温度，平衡向放热反应方向移动 平衡 → 降低温度 K2 ø ＞ K1 ø 平衡 → K2 ø ＜ K1 ø 平衡 ←
p（CO2）= 2000 kPa ·x; p（CO）= 2000 kPa×(1-x) ; （ （ ） × 20(1-x)2 = 122 x, 10x2 – 20x + 10 – 61x = 0, 10x2 – 81x + 10 = 0, x2 – 8.1x + 1 = 0, x = (8.1 – 7.85)/2 = 0.13. 3)当总压减小时 平衡向着 当总压减小时,平衡向着 减少的方向(向右 移动, 向右)移动 当总压减小时 平衡向着CO2减少的方向 向右 移动 或 者说向着体积增大的方向移动. 者说向着体积增大的方向移动
引
言
♦ 在化学平衡理论中，因外界条件改变，旧的平衡被破坏， 在化学平衡理论中， 外界条件改变，旧的平衡被破坏， 改变
引起混合物中各物质含量随之改变， 引起混合物中各物质含量随之改变，而达到新平衡状态 的过程叫做化学平衡的移动 。 ♦ 简言之：化学平衡的移动即“因外界条件的改变，使可 简言之：化学平衡的移动即“因外界条件的改变， 逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过过。 逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过过。” ♦ 注：平衡理论中，将旧平衡与新平衡时体系中各组份浓 平衡理论中， 度改变的情况称平衡点改变 平衡点改变。 度改变的情况称平衡点改变。
4.定量计算 定量计算
见教材P32 例1 ：见教材 因为在原有的平衡体系中仅增加了反应物浓度, 解: 1). 因为在原有的平衡体系中仅增加了反应物浓度 所以平衡向正向移动; 所以平衡向正向移动 2). 设达到新平衡时将有 mol·L-1的Fe2+被Ag+氧化 则 设达到新平衡时将有x 氧化,则
Fe2+ + 起始浓度 c0/mol·L-1 0.181 平衡浓度c0/mol·L-1 0.181-x KΘ = c(Fe3+)/cΘ = {c(Fe2+)/ cΘ}·{c(Ag+)/ cΘ} (0.181-x)(0.0806-x) Ag+ 0.0806 0.0806-x Fe3+ + 0.0194 0.0194 + x Ag
2) 在2000 kPa总压下的新平衡中 设CO2的摩尔分数为 总压下的新平衡中,设 的摩尔分数为x, 总压下的新平衡中 的摩尔分数为(1-x): 则CO的摩尔分数为 的摩尔分数为
KΘ = {p(CO)/pΘ}2 p(CO2 )/pΘ = {2000(1-x)/100}2 2000·x /100 = 122
1.0(1-α) p(N2O4)= 1.0-1.0α+2.0α 2.0α p(NO2)= 1.0(1+α)
p总
p总
N2O4(g) 2NO2(g) 1.0(1-α) p 2.0α p总 平衡分压 总 1.0(1+α) 1.0(1+α) p总 2 2.0α [ 1.0(1+α) · p ø ] [ p(NO2)/p ø ]2 ø= K = ø] p总 1.0(1-α) [ p(N2O4)/p [ 1.0(1+α) · p ø ] 解： 4.0α2 4(0.50)2 p总 × ][ p ø ] = ( 1.0(1-0.52) )×1.0 = 1.3
例3 一密闭容器中含1.0molN2O4，在25℃、100kPa 一密闭容器中含 ℃ 下反应： 2NO2(g) 达到平衡时 2O4的 达到平衡时N 下反应：N2O4(g) α=50%,计算 计算:(1)反应的 ø ； 反应的K 计算 反应的 解： 始态物质的量/mol 始态物质的量 平衡物质的量/mol 平衡物质的量 N2O4(g) 1.0 1.0-1.0α 2NO2(g) 0 2.0α 1.0(1-α) p总 = 1.0(1+α)
注意： 注意：
♦ 温度对化学平衡的影响与浓度、压力 的影响有本 温度对化学平衡的影响与浓度、
质的不同，改变浓度、 质的不同，改变浓度、压力只能改变平衡点不改 而改变温度会改变K 变 Kſ；而改变温度会改变 ſ的数值 。
四、催化剂对化学平衡的影响
♦ 催化剂不影响化学平衡状态 ♦ 对可逆反应来说，由于反应前后催化剂的化学组成、 对可逆反应来说，由于反应前后催化剂的化学组成、
第二章 化学反应速率和化学平衡
第四节 化学平衡的移动
本 节 基 本 要 求
1、理解化学平衡移动的含义。 、理解化学平衡移动的含义。 2、掌握浓度、压力对化பைடு நூலகம்平衡的影响：定性、定 、掌握浓度、压力对化学平衡的影响：定性、 量。 3、理解温度对化学平衡的影响。 、理解温度对化学平衡的影响。 4、掌握平衡移动原理的含义。 、掌握平衡移动原理的含义。 重点： 重点： 定量计算浓度、 定量计算浓度、压力对平衡的影响 难点： 难点： 关于化学平衡移动的计算
=[ 1.0(1-α2)
下达到平衡时N （2）25℃、1000kPa下达到平衡时 2O4的α, N2O4和 ） ℃ 下达到平衡时 NO2的分压。 的分压。
2 p总 4.0α´ 不变， 解：T 不变，K 不变 K ø =[ 1.0(1-α2) ][ p ø ] ´ 2 1000 ] 1.3 = [ 4.0α ´ ][ α= 0.18 =18% ´ 1.0(1-α2´ 100 ) 2.0α ´ p p(NO2) = 平衡分压 的α由50%→18%，即平衡逆向移动 N2O4 由 ， 总 1.0(1+α ´ ) × = 2.0×0.18 ×1000 = 305.1kPa 1.0(1+0.18) 1.0(1-α)´ 1.0(1-0.18) p总 = p(N2O4) = ×1000 = 694.9kPa 1.0(1+α)´ 1.0(1+0.18) ø
举例说明： 举例说明：
1.当△n > 0, 增大压力 平衡向左移动 当 增大压力,平衡向左移动 平衡向左移动, 无色) 2NO2(g)(红棕 红棕) 如: N2O4(g) (无色 无色 红棕 2.当△n <0, 增大压力 平衡向右移动 当 增大压力,平衡向右移动 平衡向右移动, 2SO3(g) 如: 2SO2(g)+ O2(g) 3.当△n =0, 改变压力平衡不移动 当 改变压力平衡不移动, 2HI(g) 如: H2(g) + I2(g)
3.计算 例2：见教材P33 ：见教材 解：1）先求平衡常数，在原有的平衡时： ）先求平衡常数，在原有的平衡时： p（CO2）= 3000 kPa ×0.17 = 510 kPa; （ p（CO） p（CO）= 3000 kPa×(1-0.17) = 2490 kPa; kPa×
{p(CO)/pΘ2} KΘ = p(CO2 )/pΘ = (2490/100)2 510/100 =122
五、平衡移动的规律
♦ 吕·查德里原理： 查德里原理： ♦ 当体系达到平衡后，若改变平衡状态的任一条件 当体系达到平衡后，
(如浓度、压力、 温度)，平衡就向着能减弱其改 如浓度、压力、 温度) 变的方向移动。 变的方向移动。 此原理既适用于化学平衡体系， 此原理既适用于化学平衡体系，也适用于物理平 衡体系。 衡体系。 注意： 衡移动原理只适用于已达平衡的体系， 注意：平衡移动原理只适用于已达平衡的体系， 而不适用于非平衡体系。 而不适用于非平衡体系。
(0.100-0.0667) mol·L-1 ×100% = 33.3% 0.100 mol·L-1
3). α (Ag+) =
5.应用 应用
♦ 在生产中，常采取： 在生产中，常采取：
♦ （1）为了充分利用某一原料，常常加大另一反应物 ）为了充分利用某一原料，
的量，以提高其转化率； 的量，以提高其转化率； ♦ （2）不断分离出生成物，使平衡持续向右移动，使 ）不断分离出生成物，使平衡持续向右移动， 反应进行得较彻底。 反应进行得较彻底。
θ
c
θ
d
∆n ＝（ ＝（c+d）－（ ）－（a+b） ）－（ ）
结论：增大反应体系的压力， 结论：增大反应体系的压力，平衡向气体分子总 数减小的方向移动。 数减小的方向移动。
♦ 若∆n > 0, 即产物气体分子总数大于反应物气体分
表明平衡向左移动， 子总数， 子总数，则Q > Kſ，表明平衡向左移动，即向气体 分子总数减小的方向移动； 分子总数减小的方向移动； ♦ 若∆n < 0,即产物气体分子总数小于反应物气体分子 即产物气体分子总数小于反应物气体分子 总数， 表明平衡向右移动， 总数，则 Q < Kſ，表明平衡向右移动，即向气体 分子总数减小的方向移动。 分子总数减小的方向移动。
二、压力对化学平衡的影响
1.分析压力对化学平衡的影响 分析压力对化学平衡的影响
aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) （1） 将总压力增加至原来的 倍，组份的分压增大至原 ） 将总压力增加至原来的x倍 来的x倍，反应商Q为： 来的 倍 反应商 为
{ xp ( C ) / p } { xp ( D ) / p } Q＝ ＝ x ∆n • K θ { xp ( A ) / p θ } a { xp ( B ) / p θ } b