高中化学竞赛辅导-第04章 化学平衡 课件

2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g) K 3 = K 1 ·K 2 = 0.45×0.051=0.023
4.1.3 平衡常数与 反应速率系数的关系
Kc

k 正
k 逆

exp

Ea(正）- Ea(逆）
RT

exp r Hm RT
若反应开始时，GeO和W2O6 的分压均 为100.0kPa，平衡时 GeWO4 (g) 的分压为 98.0kPa。求平衡时GeO和W2O6的分压以及 反应的标准平衡常数。
解： 2GeO (g) + W2O6 (g) 2 GeWO4 (g)
开始pB/kPa 100.0
100.0
变化pB/kPa -98.0
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
K

[c(Sn [c(Sn
4 2
/c /c
)][ c(Fe 2 /c )][ c(Fe3 /c
)] 2 )] 2
对于一般的化学反应：
aA(g) bB(aq) cC(s) xX(g) yY(aq) zZ(l)
K
pX/ p pA/ p
xcY/ c acB/ c
y b
K 是温度的函数，与浓度、分压无关。
标准平衡常数表达式必须与化学反应计 量式相对应。
100.0kPa
100%

49%
§4.2 标准平衡常数的应用
4.2.1 判断反应的程度 4.2.2 预测反应的方向 4.2.3 计算平衡的组成
4.2.1 判断反应的程度
K 愈大，反应进行得愈完全； K 愈小，反应进行得愈不完全； K 不太大也不太小(如 10-3< K <103),
反应物部分地转化为生成物。
p
]

2.0
98.0 1002
1002 51.0
100

4.7103
平衡转化率：

def
B
n0
B neq n0 B
B
例如：
GeO 100.0 2.0kPa 100% 98%
100.0kPa
W2 O 6


100.0 51.0kPa
4.2.2 预测反应的方向
反应商：
对于一般的化学反应：
aA (g)+ bB(aq)+cC(s) xX(g)+yY(aq)+zZ(l)
任意状态下：
J def [ pi (X) / p [ pi (A) / p
]x[ci (Y) / c ]a[ci (B) / c
]y ]b
反应商判据：
J<K J=K J>K
- 98.0 2
平衡pB/kPa 100.0-98.0
100.0-
98.0 2
0 98.0 98.0
p(GeO)=100.0 kPa - 98.0 kPa =2.0kPa
p(W2O6)=100.0
kPa
-
98.0 2
kPa=51.0
kPa
K

[
[ pGeWO4 / p ]2 pGeO/ p ]2[ pW2O6 /
2HI(g) H2(g) I2(g)
K
3

[
p ( H 2 ) / p ][ [ p(HI ) /

p(I2 ) p ]2
/
p
K3 ] =(K 1 )-1
多重平衡原理 例题：已知25℃时反应
①2BrCl(g) Cl2(g)+Br2(g)的K 1 =0.45 ②I2(g)+Br2(g) 2IBr(g)的K 2 =0.051 计算反应 ③2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g)的 K 3 。 解：反应① + ②得：
Van’t Hoff 方程式：
ln K 2 r H m
K1
R
11 T1 T 2
或 lg K 2 r H m
11
K1
2 . 303 R T 1 T 2
4.1.4 标准平衡常数的实验测定
例题：恒温恒容下，GeO(g)与W2O6 (g) 反 应生成GeWO4 (g) ：
2GeO (g) +W2O6 (g) 2 GeWO4 (g)
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K1
K1

[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) /
p
]
1 2 H 2 (g)

1 2 I 2 (g)
HI(g) K 2
K
2

[
[ p(HI) / p ] p(H2 ) / p ]1/ 2[ p(I2 )
/
p
]1/ 2 (K 1 )1/2
4.1.1 化学平衡的基本特征
大多数化学反应都是可逆的。例如：
c / mol
t/s
L1
H2
(g)

I2
(g)
0 0.0100 0.0100
2HI(g)
正 106 逆 107
mol L1 s1
0 7.60 0
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 2.04
反应正向进行； 系统处于平衡状态； 反应逆向进行。
4.2.3 计算平衡的组成
例题：已知反应CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) 在恒温恒容条件下进行,373K时K =1.5108。
第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数
§4.1 标准平衡常数 §4.2 标准平衡常数的应用 §4.3 化学平衡的移动 §4.4 自发变化和熵 §4.5 Gibbs函数
§4.1 标准平衡常数
4.1.1 化学平衡的基本特征
4.1.2 标准平衡常数表达式 4.1.3 平衡常数与
反应速率系数的关系
4.1.4 标准平衡常数的实验测定
4850 0.00213 0.00213 0.0157 0.345 3.43
反应开始 ：c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0, υ 正较大,υ逆为 0；反应进行：c(H2),c(I2)减小, υ 正减小,c(HI)增大,υ逆增大；某一时刻：υ正= υ 逆，系统组成不变，达到平衡状态。
正
H2 (g) I2 (g)
0.02
逆
2HI(g)
正 逆
0.01
化学平衡：
在一定条件下，可逆反应处于化学 平衡状态：
正 逆 0
特征： （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。
4.1.2 标准平衡常数表达式
对于气相反应：