大学无机化学课件化学平衡培训课件.ppt
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吉布斯自由能改变 4.2.3 多重平衡
.精品课件.
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分压定律
混合气体总压力等于各组分气体的分压之和.
P = P1+ P2 + P3 +…+ Pi n = n1+ n2 + n3 + … +ni
Pi
ni RT V
Pi P
ni n
= xi
P nRT CRT V
∴ Pi= xi P
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4.2.1 经验平衡常数 在373K时： [NO2 ]2 0.37 [N2O4 ]
K3
[NO2 ]2/ 3 [N2O4 ]1/ 3
0.72
③ K正×K逆=1
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(4) 平衡转化率
转化率就是反应物转化为产物的百分数，即：
平衡时已反应的反应物浓度
反应物的起始浓度
100%
H2 (g) +CO2 (g) ≒ CO (g) +H2O (g)
起始浓度： 0.02 0.02
0
0 mol/L
平衡浓度： 0.005 0.005 转化浓度： 0.015 0.015
0.015
0.015 mol/L mol/L
转化率 0.015 100% 75% 0.02
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【例1】反应CO + H2O ≒ H2 + CO2，在某温度T时， Kc＝9，若CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol.L-1，求 CO平衡转化率。 解： 设消耗了CO的浓度为x mol.L-1
② K值与反应方程式的写法有关:
例：在373K时，
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
K1
[NO2 ]2 [N2O4 ]
0.36
1/2N2O4 (g) ≒ NO2 (g)
K2
[NO2 ] [ N 2O4 ]1/ 2
0.60
1/3N2O4 (g) ≒ 2/3NO2 (g)
K1 = (K2)2 = (K3)3
(气相反应)
若a+b = g+h, 则Kc和Kp都没有单位;
若a+b≠g+h, 则Kc和Kp都有单位(一般都省略).
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(2) Kc和Kp的关系
PA
nA RT V
[ A]RT
PG
nG RT V
[G]RT
PB
nB RT V
[B]RT
PH
nH RT V
[H ]RT
Kp
(PG )g (PH )h (PA )a (PB )b
对于气相反应aA + bB ≒ gG+ hH
Kp
([PG ]/ ([PA ] /
p )g ([PH ]/ p )a ([PB ]/
p )h p )b
[PA ] / P ,[PB ]/ P ,[PG ]/ P和[PH ] / P 称为相对压力，
其中P ø＝101325 Pa
Kp ø= Kp(P ø) a+b-g-h
V
无色
棕红色
N2O4气体
V正
动态平衡
V正＝ V逆
≠0
V逆
t
在可逆反应体系中,正反应和逆反应的速率相等时反应
物和生成物浓度不再随时间改变的状态,即动态平衡.
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4
氧化还原 平衡
沉淀溶解 平衡
平衡类型
电离平衡 配位平衡源自文库
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§4.2 平衡常数
4.2.1 经验平衡常数 4.2.2 标准平衡常数和
Kc
([G] / C )g ([ H ] / C )h ([ A] / C )a ([ B] / C )b
[ A]/ C ,[B]/ C ,[G]/ C和[H ]/ C 称为相对浓度， 其中C ø＝ 1 mol.L-1
Kc ø= Kc (C ø) a+b-g-h = Kc
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(2) 标准平衡常数Kp ø(无量纲的)
[G]g[H ]h [ A]a[B]b
( RT )( ghab)
∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。
△n是反应式中生成物和反应物计量系系数之差。
当△n=0 时， Kp = Kc
当△n≠0 时， Kp ≠Kc
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(3) 平衡常数表达式地书写规则
① 纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式;
(1)定义：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，
生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为常数。
对于任一个可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH
浓度平衡常数：
[G]g [ H ]h Kc [ A]a [B]b (液相反应)
压力平衡常数：
Kp
(PG )g (PA )a
(PH (PB
)h )b
a.可逆程度不同,有的彻底向右进行, 有的则不然.
b. 对于同一反应, 在不同的条件下,可逆性也会不同.
例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g)
873K-1273K时,生成水 的方向占优势
4273-5273K时,分解过 程占优势
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4.1.2 化学平衡
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
CO + H2O ≒ H2 + CO2 起始浓度 0.02 0.02 0 0 mol.L-1
平衡浓度 0.02-x 0.02-x x x mol.L-1
Kc [H 2 ][CO2 ]
x x
9
[CO][ H2O] (0.02 x)(0.02 x)
x ＝ 0.015 mol.L-1 ，[H2] = [CO2] = 0.015 mol.L-1
化学平衡
§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡 §4.2 平衡常数 §4.3 化学平衡的移动
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1
§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡
4.1.1 化学反应的可逆性 4.1.2 化学平衡
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4.1.1 化学反应的可逆性
1、不可逆反应：只能向一个方向进行的反应。
2、可逆反应
（1）概念：在同一条件下，既能向一个方向又 能向相反方向进行的化学反应。
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[例2] 某温度下反应A(g) ≒ 2B(g)达到平衡时，
PA=PB=1.00×105Pa, 求Kp ø。
解：
Kp
([PB ]/ p )2 ([PA]/ p )
(1.00105 Pa / 1.01105 Pa)2 (1.00105 Pa / 1.01105 Pa)
0.99
转化率为：（0.015/ 0.02）×100％＝75％
同理，可求得当Kc＝4和Kc＝1时，CO转化率分别为
67％和50％。所以，K越大，转化率越大。
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4.2.2 标准平衡常数和吉布斯自由能改变 利用热力学有关公式间接求算得到的平衡常数。
(1) 标准平衡常数Kc ø(无量纲的) 对于可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH （液相反应）
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分压定律
混合气体总压力等于各组分气体的分压之和.
P = P1+ P2 + P3 +…+ Pi n = n1+ n2 + n3 + … +ni
Pi
ni RT V
Pi P
ni n
= xi
P nRT CRT V
∴ Pi= xi P
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4.2.1 经验平衡常数 在373K时： [NO2 ]2 0.37 [N2O4 ]
K3
[NO2 ]2/ 3 [N2O4 ]1/ 3
0.72
③ K正×K逆=1
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(4) 平衡转化率
转化率就是反应物转化为产物的百分数，即：
平衡时已反应的反应物浓度
反应物的起始浓度
100%
H2 (g) +CO2 (g) ≒ CO (g) +H2O (g)
起始浓度： 0.02 0.02
0
0 mol/L
平衡浓度： 0.005 0.005 转化浓度： 0.015 0.015
0.015
0.015 mol/L mol/L
转化率 0.015 100% 75% 0.02
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【例1】反应CO + H2O ≒ H2 + CO2，在某温度T时， Kc＝9，若CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol.L-1，求 CO平衡转化率。 解： 设消耗了CO的浓度为x mol.L-1
② K值与反应方程式的写法有关:
例：在373K时，
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
K1
[NO2 ]2 [N2O4 ]
0.36
1/2N2O4 (g) ≒ NO2 (g)
K2
[NO2 ] [ N 2O4 ]1/ 2
0.60
1/3N2O4 (g) ≒ 2/3NO2 (g)
K1 = (K2)2 = (K3)3
(气相反应)
若a+b = g+h, 则Kc和Kp都没有单位;
若a+b≠g+h, 则Kc和Kp都有单位(一般都省略).
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(2) Kc和Kp的关系
PA
nA RT V
[ A]RT
PG
nG RT V
[G]RT
PB
nB RT V
[B]RT
PH
nH RT V
[H ]RT
Kp
(PG )g (PH )h (PA )a (PB )b
对于气相反应aA + bB ≒ gG+ hH
Kp
([PG ]/ ([PA ] /
p )g ([PH ]/ p )a ([PB ]/
p )h p )b
[PA ] / P ,[PB ]/ P ,[PG ]/ P和[PH ] / P 称为相对压力，
其中P ø＝101325 Pa
Kp ø= Kp(P ø) a+b-g-h
V
无色
棕红色
N2O4气体
V正
动态平衡
V正＝ V逆
≠0
V逆
t
在可逆反应体系中,正反应和逆反应的速率相等时反应
物和生成物浓度不再随时间改变的状态,即动态平衡.
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氧化还原 平衡
沉淀溶解 平衡
平衡类型
电离平衡 配位平衡源自文库
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§4.2 平衡常数
4.2.1 经验平衡常数 4.2.2 标准平衡常数和
Kc
([G] / C )g ([ H ] / C )h ([ A] / C )a ([ B] / C )b
[ A]/ C ,[B]/ C ,[G]/ C和[H ]/ C 称为相对浓度， 其中C ø＝ 1 mol.L-1
Kc ø= Kc (C ø) a+b-g-h = Kc
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(2) 标准平衡常数Kp ø(无量纲的)
[G]g[H ]h [ A]a[B]b
( RT )( ghab)
∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。
△n是反应式中生成物和反应物计量系系数之差。
当△n=0 时， Kp = Kc
当△n≠0 时， Kp ≠Kc
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(3) 平衡常数表达式地书写规则
① 纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式;
(1)定义：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，
生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为常数。
对于任一个可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH
浓度平衡常数：
[G]g [ H ]h Kc [ A]a [B]b (液相反应)
压力平衡常数：
Kp
(PG )g (PA )a
(PH (PB
)h )b
a.可逆程度不同,有的彻底向右进行, 有的则不然.
b. 对于同一反应, 在不同的条件下,可逆性也会不同.
例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g)
873K-1273K时,生成水 的方向占优势
4273-5273K时,分解过 程占优势
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4.1.2 化学平衡
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
CO + H2O ≒ H2 + CO2 起始浓度 0.02 0.02 0 0 mol.L-1
平衡浓度 0.02-x 0.02-x x x mol.L-1
Kc [H 2 ][CO2 ]
x x
9
[CO][ H2O] (0.02 x)(0.02 x)
x ＝ 0.015 mol.L-1 ，[H2] = [CO2] = 0.015 mol.L-1
化学平衡
§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡 §4.2 平衡常数 §4.3 化学平衡的移动
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§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡
4.1.1 化学反应的可逆性 4.1.2 化学平衡
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4.1.1 化学反应的可逆性
1、不可逆反应：只能向一个方向进行的反应。
2、可逆反应
（1）概念：在同一条件下，既能向一个方向又 能向相反方向进行的化学反应。
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[例2] 某温度下反应A(g) ≒ 2B(g)达到平衡时，
PA=PB=1.00×105Pa, 求Kp ø。
解：
Kp
([PB ]/ p )2 ([PA]/ p )
(1.00105 Pa / 1.01105 Pa)2 (1.00105 Pa / 1.01105 Pa)
0.99
转化率为：（0.015/ 0.02）×100％＝75％
同理，可求得当Kc＝4和Kc＝1时，CO转化率分别为
67％和50％。所以，K越大，转化率越大。
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4.2.2 标准平衡常数和吉布斯自由能改变 利用热力学有关公式间接求算得到的平衡常数。
(1) 标准平衡常数Kc ø(无量纲的) 对于可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH （液相反应）