高中化学竞赛辅导课件：化学平衡

- 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 /
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。
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
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
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。
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
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
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：
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：
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
)] 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。
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
源自文库
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
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
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)
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