2019最新第八化学平衡物理

CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
Ag+(aq)+CI-(aq) AgCI(s)
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2.同一反应，在不同条件下的可逆性也是不同的
H2(g)+O2(g)
正 逆
2H2O(g)
878-1273K时，正反应占绝对优势
4273-5273K时，逆反应占绝对优势
3.少数反应在一定条件下不可逆
2
4 K 1 K

2p N2 p


2p H2 p
3
28
4
即 QK 平 衡 右 移
结论：增大系统压强，平衡向气体 分子数减小的方向移动。
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（2）系统总压强减为原来的一半

1 2 p NH3
2
p
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三、△fGmθ、△rGmθ和△rGm的关系
△fGmθ：物质的标准吉布斯生成自由 能，查表得到。
△rGmθ：一个化学反应的标准吉布斯 自由能改变量。由公式求得
△rGmθ=∑νi△fGmθ(生）- ∑νi△fGmθ(反） △rGmθ是化学反应在标准状态下进行的方
式和方向的判据。
1.方程式两边气体分子总数不等的反应 即△n=(g+h)-(a+b)≠0
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
K

p NH3 p
2

p N2 p


p H2 p
3
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（1）系统总压强增至原来的2倍
Q

2p NH3 p
2KCIO3(s)
MnO2
△
2KCI(s)+3O2(g)
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二、化学平衡
热力学分析：△rGm<0,正向反应自发进行。 随反应的进行，∑△G（反应物）降低，∑△G （生成物）增大，至△rGm=0，达平衡。
动力学分析：始，C（反应物）＞C（生成 物），∴ν（正）＞ν（逆）；随反应的进行， C（反应物）降低，ν（正）降低，至ν（正） =ν（逆），平衡。
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二、压强对化学平衡的影响
压强的变化对没有气态物质参与的反应 影响不大。
对有气态物质参与的反应，判断依据是
Q＜Kθ ，△rGm＜0 反应正向自发进行 Q＝Kθ ，△rGm=0 反应达平衡状态 Q＞Kθ ，△rGm＞0 逆向反应自发进行
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aA（g)+bB(g) gG(g)+hH(g)
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△rGm：非标准状态下，化学反应的吉布斯 自由能改变量。
△rGm= △rGmθ + RTlnQ △rGm 用于判断非标准状态下化学反应的方 式和方向。 反应达到平衡时，△rGm=0
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课堂练习： 试判断下列反应：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
K


[Zn 2 C
]

p H2 p


[H C

]

2
P317 例8-3
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四、标准平衡常数与化学反应的方向
反应商Q
aA+bB
gG+hH
任一时刻：
Q


[G ]' C

g

[H]' C

h

[A]' C
(3)2NH3(g)→N2(g)+3H2(g) △rHmθ=92.22 kJ·mol-1 △rSmθ=0.1987 kJ·mol-1·K-1 △rGmθ<0, T>△rHmθ/△rSmθ=464.1K
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§8-4 化学平衡的移动
一、浓度对平衡的影响 二、压强对平衡的影响 三、温度对平衡的影响 四、催化剂与化学平衡 五、选择合理生产条件的一般原则
3．惰性气体的影响
(1)在惰性气体存在下达到平衡后,再恒温 压缩, △n≠0，平衡向气体分子数减小的方向 移动, △n =0，平衡不移动。
(2)对恒温恒容下已达到平衡的反应，引 入惰性气体，反应物和生成物的分压Pi不变，
Q= Kθ，平衡不移动。
(3)对恒温恒压下已达到平衡的反应，引 入惰性气体，总压不变，体积增大，反应物和 生成物分压Pi减小，如果△n ≠0，平衡向气体 分子数增大的方向移动。
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) K1
+) 2NO2(g)
N2O4(g)
K2
2NO(g)+O2(g)
N2O4(g) K3=K1K2
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二、平衡常数与化学反应的程度 用平衡转化率衡量反应进行的程度
已转化为产物部分的量 反应物的平衡转化率= 反应物的起始总量 ×100%
P311 例 8-1 (注意解题步骤）
第八章 化学平衡
§8-1 化学反应的可逆性和化学平衡 §8-2 平衡常数 §8-3 标准平衡常数Kθ与△rGmθ的关系 §8-4 化学平衡的移动
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§8-1 化学反应的可逆性和化学平衡
一、可逆反应
在同一条件下，同时可向正、逆两 个方向进行的反应。
1.绝大多数化学反应都具有可逆性， 只是可逆程度有所不同。
（3）K的书写形式要与方程式的书写形式相符
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1
1 2
N2(g)
+
3 2
H2(g)
NH3(g) K2
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K3
K1=K22=1/K3
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4.多重平衡规则
两个化学方程式相加或相减，所得新化 学方程式的平衡常数，可由原来的两个化学 方程式的平衡常数相乘或相除得到。
（1）K是衡量反应所能达到的限度的平衡常数 同类型反应，给定条件下，K值越大，表示
正向反应进行的越完全。 K ： ← 10-7 ─ 107 → 逆向较完全 可逆反应 正向较完全
（2）温度一定，K为定值，与浓度无关。不同 反应有不同的K值。
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3.书写平衡常数应注意问题
（1）稀水溶液中水的浓度不写；非水溶液中进行的 反应，有水参加或生成，水浓度要写。
补充：潮解与风化
水合物晶体放在大气中，若逐渐失去结晶水， 称为风化。
水合物晶体若放在大气中慢慢吸收大气中的 水蒸汽，而使自身溶解于其中变成溶液为潮解。
1


Q


4 K 4K

1 2 p N2


1 2 pH2
3
11 28
p p



即 Q K 平衡左移
结论：减小系统压强，平衡向气体分 子数增多的方向移动。
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2.方程式两边气体分子总数相等的反应
平衡常数越大，平衡转化率越高
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三、标准平衡常数
aA+bB
gG+hH
[G] g [H] h
K


C


C

[A] a [B] b

C


C

g
h
K


pG p


pH p

a
*（重要）△rGmθ=-RTlnKθ ＝-2.303RTlgKθ (2)
(2)代入(1),△rGm=-RTlnKθ +RTlnQ
△rGm= RTln(Q/Kθ)=2.303RTlg(Q/Kθ)
(3)
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P316 例 8-2 二、化学反应方向的判据
△rGm= RTln(Q/Kθ) Q＜Kθ ，△rGm＜0 反应正向自发进行 Q＝Kθ ，△rGm=0 反应达平衡状态 Q＞Kθ ，△rGm＞0 逆向反应自发进行
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一、浓度对平衡的影响
P311：例 8-1 ；P318：例 8-4 结论：在恒温下，增加反应物的浓度或减
小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；相 反，减小反应物的浓度或增大生成物的浓度， 平衡向逆反应方向移动。
即 Q＜Kθ，平衡正向移动，直至Q=Kθ。 生产中（1）为充分利用一种反应物，可加 过量另一反应物；（2）分离某一生成物。
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
K


p CO2 p


p H2 p


p CO p


p H2O p

结论：系统总压改变，将同等程度地改 变反应物和生成物的分压（降低或增加相同 倍数），但Q值不变，故对平衡无影响。
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三、化学平衡的特征
1.ν（正）=ν（逆）。外界条件不变，各物 质的量不变；
2.动态平衡。单位时间内，各物质的消耗量与 生成量相等；
3.有条件的平衡。外界条件改变，平衡被破坏。

化学平衡是可逆反应的最终状态，也是
反应进行的最大限度。
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KC

k正 k逆
？
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气相反应：
KP =((PPGA))ag((PPBH))bh
Pi─平衡分压 单位 pa
Kp与Kc的关系:
由PV=nRT推出 Kp=Kc(RT)(g+h)-(a+b)
P:atm ; C:mol·dm-3 ; R:0.08206
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2.K的意义

a

[B]' C

b
[X]′─ 非平衡浓度。平衡时Q平=Kθ
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§8-3 标准平衡常数Kθ与△rGmθ的关系
一、化学反应等温式
aA（aq)+bB(aq)
gG(aq)+hH(aq)
某时刻：△rGm= △rGmθ+RTlnQ
(1)
平衡时： △rGm=0 ；Q=Kθ 代入(1)中
Cr2O72-(aq)+H2O(l)
C2H5OH+CH3COOH
2CrO42-(aq)+2H+(aq)
CH3COOC2H5+H2O
（2）纯固体或纯液体的浓度不写进K的表达式
CaCO3(S)
CaO(S)+CO2(g) Kp=P(CO2)
SiCI4(l)+2H2O(g)
SiO2(s)+4HCI(g)
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§8-2 平衡常数
一、经验平衡常数 二、平衡常数与化学反应的程度 三、标准平衡常数 四、标准平衡常数与化学反应的方向
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一、经验平衡常数
1.Kc与Kp aA+bB
gG+hH
[G]g[H]h [A]a[B]b
=
Kc
----经验平衡常数
[X]：平衡浓度 mol·dm-3
R


r
H
m1
RT1
ln
K
2


r
S
m
2
R


r
H
m
2
RT2
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可认为△rSmθ和△rHmθ不受温度影响
ln
K K
2 1


r
H
m
R

1 T1

Biblioteka Baidu
1 T2



r
H
m
R
(T2 T1 ) T1T2
放热反应，△rHmθ<0 温度升高，T2＞T1 ，K2θ＜K1θ，Kθ降
低，即升温平衡向逆反应方向移动。
吸热反应，△rHmθ>0
温度升高，T2＞T1 ，K2θ＞K1θ，Kθ升 高，即升温平衡向正反应方向移动。
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结论：升温平衡向吸热方向移动 降温平衡向放热方向移动
四、催化剂与化学平衡
催化剂能同等程度地降低正、逆反应的 活化能，同等倍数增大正、逆反应速率，但 不能改变标准平衡常数。
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三、温度对平衡的影响
Kθ是温度的函数，温度变化引起Kθ的变 化，导致化学平衡的移动。
△rGmθ=-RTlnKθ ; △rGmθ=△rHmθ-T△rSmθ
-RTlnKθ=△rHmθ-T△rSmθ
ln K


r
S
m


r
H
m
R
RT
不同温度时有
ln
K
1


r
S
m1
(1)298.15K,标准态下能否自发进行？ (2)计算298.15K时该反应的Kθ， (3)标准态下逆向进行的最低温度。
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解:(1)查表得△rGmθ=-33.0 kJ·mol-1<0 所以，298.15K，标准态下能自发进行。
(2)△rGmθ=-RTlnKθ Kθ =6.0×105
催化剂只能缩短反应达到平衡的时间， 不能改变平衡组成。
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化学平衡移动原理
如果改变平衡系统的条件之一（浓 度、压力和温度），平衡就向能减弱这 种改变的方向移动。
化学平衡移动原理（Le Chatelier 原理）只适用于处于平衡状态的系统， 也适用于相平衡系统。
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b

pA p


pB p

Cθ=1mol·dm-3 标准浓度
Pθ=100kpa 标准大气压
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不论是溶液中的反应、气相反应还是复杂 反应，Kθ均无量纲。
液相反应的Kc与Kθ数值相等，气相反应的 Kp与Kθ数值一般不等。
Zn(s)+2H+(aq)
Zn2+(aq)+H2(g)