反应速率和平衡PPT讲稿.ppt

反应速率和平衡第1页，共75页，编辑于2022年，星期五教教 学学 进进 程程 安安 排排 （8 8课时）课时）序号序号课时课时教学内容教学内容1 12 2化学反应速率化学反应速率 反应速率理论简介反应速率理论简介 2 22 2影响反应速率的主要因素影响反应速率的主要因素 3 32 2 可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡 4 42 2 化学平衡的移动化学平衡的移动 反应速率与化学平衡综合应用反应速率与化学平衡综合应用 第2页，共75页，编辑于2022年，星期五3.单位单位:mol.L-1.S-1,mol.L-1.min-1,mol.L-1.h 1。一、速度及其表示方法一、速度及其表示方法1.速度速度:化学反应速度是用单位时化学反应速度是用单位时 间内反应物浓度的减少或生成间内反应物浓度的减少或生成 物浓度的增加来表示的物浓度的增加来表示的.2.表达式：表达式：v=-反应物反应物/t,v=生成物生成物/t第一节第一节 化学反应速率化学反应速率第3页，共75页，编辑于2022年，星期五二、二、平均速率与瞬时速率平均速率与瞬时速率1.平均速率平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。某一有限时间间隔内浓度的变化量。第4页，共75页，编辑于2022年，星期五的单位：的单位：反应速率是随时间变化的反应速率是随时间变化的平均速率平均速率 不能反映真实的情况不能反映真实的情况 瞬时速率瞬时速率 反映某一时刻的真实速率反映某一时刻的真实速率 第5页，共75页，编辑于2022年，星期五反应时间间隔无限的小：反应时间间隔无限的小：化学反应：化学反应：气相反应：气相反应：2、瞬时速率、瞬时速率第6页，共75页，编辑于2022年，星期五三、化学反应速率的实验测定三、化学反应速率的实验测定1 1、首先用物理或化学法测定不同时刻反应物（或生成物）、首先用物理或化学法测定不同时刻反应物（或生成物）的浓度。的浓度。2 2、以浓度为纵坐标，以时间为横坐标作图。把各点用、以浓度为纵坐标，以时间为横坐标作图。把各点用曲线连接起来，得到反应物浓度随时间的变化曲线（曲线连接起来，得到反应物浓度随时间的变化曲线（c ct t）曲线。）曲线。3 3、在曲线上任一点作切线，其斜率的绝对值等于对应时间、在曲线上任一点作切线，其斜率的绝对值等于对应时间的瞬时化学反应速率。的瞬时化学反应速率。第7页，共75页，编辑于2022年，星期五N N2 2OO5 5分解速率的实验数据分解速率的实验数据分解速率的实验数据分解速率的实验数据 t/s c(N2O5)0 0.200 300 0.180 6.46105600 0.161 5.80105900 0.144 5.211051200 0.130 4.691052400 0.084 3.041054000 0.044 1.59105第8页，共75页，编辑于2022年，星期五 随着时间的推移随着时间的推移N2O5的浓度在减小的浓度在减小第9页，共75页，编辑于2022年，星期五 反应反应 2W+X Y+Z 哪种速率关系式哪种速率关系式是正确的？是正确的？第10页，共75页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 反应速率理论简介反应速率理论简介一、一、碰碰 撞撞 理理 论论有效碰撞：在反应物分子间发生的碰撞中，有效碰撞：在反应物分子间发生的碰撞中，只有少数碰撞能发生化学反应，因而称为有只有少数碰撞能发生化学反应，因而称为有效碰撞效碰撞反应物浓度反应物浓度碰撞频率碰撞频率反应速率反应速率 反应物分子的相互碰撞才能发生化学反应反应物分子的相互碰撞才能发生化学反应-碰撞是分子发生反应的必要条件碰撞是分子发生反应的必要条件 第11页，共75页，编辑于2022年，星期五几何方位要适当几何方位要适当 能量足够大能量足够大两个基本前提两个基本前提两个基本前提两个基本前提有效碰撞有效碰撞第12页，共75页，编辑于2022年，星期五EmE 0E*mE aN/N EEm:平均能量平均能量E0:有效碰撞的有效碰撞的最低能量最低能量E*m:活化分子的平活化分子的平均能量均能量Ea:活化能活化能第13页，共75页，编辑于2022年，星期五活化能：单位物质的量的活化分子平均能量活化能：单位物质的量的活化分子平均能量 与所有分子平均能量的差值。与所有分子平均能量的差值。活化分子：能发生有效碰撞的分子活化分子：能发生有效碰撞的分子 简单讲活化能是普通分子变成活化分子需要吸收简单讲活化能是普通分子变成活化分子需要吸收 的能量称为活化能。的能量称为活化能。第14页，共75页，编辑于2022年，星期五HCl(g)+NH3(g)NH4Cl 方位第15页，共75页，编辑于2022年，星期五二、二、过渡状态理论过渡状态理论 具有足够能量的反应物分子相互接近，相互碰具有足够能量的反应物分子相互接近，相互碰撞，达到一定程度时，分子间的相互作用增强，撞，达到一定程度时，分子间的相互作用增强，分分子中的化学键发生重排，动能转化为势能，引起分子中的化学键发生重排，动能转化为势能，引起分子和原子内部结构的变化，子和原子内部结构的变化，形成了不稳定的活化配形成了不稳定的活化配合物，活化配合物所处的状态称为过渡状态合物，活化配合物所处的状态称为过渡状态 第16页，共75页，编辑于2022年，星期五过渡状态过渡状态(活化配合物活化配合物)A+B-CA B C*A-B+C反应物反应物(始态始态)活化配合物活化配合物(过渡态过渡态)产物产物(终态终态)第17页，共75页，编辑于2022年，星期五NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)第18页，共75页，编辑于2022年，星期五 反应物必须爬过一个能垒才能转化为产物反应物必须爬过一个能垒才能转化为产物 E与与rHrH反应热与活化能的关系反应热与活化能的关系 即使是放热反应即使是放热反应,外界仍必须提供最低限度的能量，外界仍必须提供最低限度的能量，这个能量就是反应的这个能量就是反应的活化能活化能 第19页，共75页，编辑于2022年，星期五活化配合物活化配合物 反应物反应物产物产物 Ea Ea rHm 0 放热反应放热反应EaEa rHm 0 吸热反应吸热反应活化配合物活化配合物 反应物反应物产物产物 第20页，共75页，编辑于2022年，星期五第三节各种因素对对反应速率的影响第三节各种因素对对反应速率的影响1、速率方程、速率方程 定量表示反应速率和浓度关系的方程式定量表示反应速率和浓度关系的方程式(2)、对于气体参加的反应，浓度可以用分压代替。、对于气体参加的反应，浓度可以用分压代替。(1)、有固体和纯液体参加的反应，固体和纯液体本身为标准态，、有固体和纯液体参加的反应，固体和纯液体本身为标准态，即单位浓度，不必列入反应速率方程式。即单位浓度，不必列入反应速率方程式。一、浓度（分压）对反应速率的影响一、浓度（分压）对反应速率的影响第21页，共75页，编辑于2022年，星期五2、速率常数、速率常数k k大，反应速率快大，反应速率快 与温度（与温度（T，k ）、反应物本性、溶剂、反应物本性、溶剂、催化剂等有关催化剂等有关 与浓度无关与浓度无关第22页，共75页，编辑于2022年，星期五3、反应级数、反应级数c cA A和和c cB B的指数的指数x x、y y称为称为A A、B B的分级数的分级数x+yx+y称为反应的总级数，简称反应级数称为反应的总级数，简称反应级数(1 1)、一般来讲、一般来讲x x和和y y不是化学计量数不是化学计量数a a和和b b。反应级数可以是整数，也可以是反应级数可以是整数，也可以是0 0、负数和分数。、负数和分数。(2)(2)、x+yx+y0 0，1 1，2 2，3 3，分别叫做零级、一级、二级、分别叫做零级、一级、二级、三级反应。三级反应。第23页，共75页，编辑于2022年，星期五 研究一个化学反应具体经历了哪些步骤，这些研究一个化学反应具体经历了哪些步骤，这些真实步骤的集合即反应机理。真实步骤的集合即反应机理。分三步完成：分三步完成：（快）（快）（快）（快）（慢，速控步骤）（慢，速控步骤）总包反应，非基元反应总包反应，非基元反应基元反应：每一步代表真实的反应步骤，也即反应基元反应：每一步代表真实的反应步骤，也即反应物分子在碰撞后一步直接转化为生成物分子的反应。物分子在碰撞后一步直接转化为生成物分子的反应。4、基元和非基元反应、基元和非基元反应第24页，共75页，编辑于2022年，星期五5、基元反应和质量作用定律、基元反应和质量作用定律质量作用定律：基元反应的反应速率与反应物浓度质量作用定律：基元反应的反应速率与反应物浓度以方程式中化学计量数的绝对值为乘幂的乘积成正以方程式中化学计量数的绝对值为乘幂的乘积成正比。比。（1）（3）（2）质量作用定律只适用于质量作用定律只适用于基元反应，对于基元反基元反应，对于基元反应可直接用反应方程式应可直接用反应方程式求得该反应的速率方程。求得该反应的速率方程。第25页，共75页，编辑于2022年，星期五例如：保持例如：保持A A 不变不变B B 增加一倍，增加一倍，v v也增加一倍：也增加一倍：y=1y=1B B 增加一倍，增加一倍，v v增加四倍：增加四倍：y=2y=2 保持保持B B 不变不变A A 增加一倍，增加一倍，v v也增加一倍：也增加一倍：x=1x=1A A 增加一倍，增加一倍，v v增加四倍：增加四倍：x=2x=26 6、非基元反应的速率方程建立、非基元反应的速率方程建立 通过实验获得数据，计算出反应级数，从而确通过实验获得数据，计算出反应级数，从而确定速率方程式。定速率方程式。第26页，共75页，编辑于2022年，星期五二、温度对反应速率的影响二、温度对反应速率的影响 1884 1884年，范德霍夫：温度升高年，范德霍夫：温度升高1010度，一般反应速率增度，一般反应速率增加加2-42-4倍。倍。2 2、阿累尼乌斯方程（了解）、阿累尼乌斯方程（了解）Ea:Ea:活化能，活化能，A:A:指前因子，指前因子，e:e:自然对数的底自然对数的底与温度有关与温度有关(Arrhenius(Arrhenius公式公式)两边取对数两边取对数1 1、范德霍夫规则、范德霍夫规则第27页，共75页，编辑于2022年，星期五 k和和T的关系是一个指数关系。温度的微的关系是一个指数关系。温度的微小改变将会导致小改变将会导致k值发生很大的变化。值发生很大的变化。已知已知k1，k2求求Ea或或k3第28页，共75页，编辑于2022年，星期五2 2、催化剂特性、催化剂特性v 催化剂同时同速加速正逆反应催化剂同时同速加速正逆反应,所以催化剂只能加速所以催化剂只能加速化学平衡的到达，不能改变化学平衡的位置化学平衡的到达，不能改变化学平衡的位置 v 催化剂不改变不能改变反应的方向，不能使不能催化剂不改变不能改变反应的方向，不能使不能进行的反应进行进行的反应进行v 催化剂通过改变反应途径，改变速度决定步骤的活催化剂通过改变反应途径，改变速度决定步骤的活化能使反应速度改变化能使反应速度改变1 1、催化剂定义：能改变化学反应速率本身质量和组、催化剂定义：能改变化学反应速率本身质量和组成保持不变，有正催化剂和负催化剂两种。成保持不变，有正催化剂和负催化剂两种。三、催化剂对反应速率的影响三、催化剂对反应速率的影响第29页，共75页，编辑于2022年，星期五ACBB活化配合物活化配合物D DHEacEaD DE第30页，共75页，编辑于2022年，星期五第四节第四节 化化 学学 平平 衡衡一、可逆反应与化学平衡一、可逆反应与化学平衡 可逆反应：既能向正方向进行又能向逆方向进可逆反应：既能向正方向进行又能向逆方向进行的反应行的反应不可逆反应：逆反应较正反应相比很弱可忽略不计不可逆反应：逆反应较正反应相比很弱可忽略不计1.1.可逆反应可逆反应第31页，共75页，编辑于2022年，星期五化学平衡：正逆反应的速率相等，各物质的量保持不化学平衡：正逆反应的速率相等，各物质的量保持不变变开始开始中间中间平衡平衡2.化学平衡化学平衡第32页，共75页，编辑于2022年，星期五例如H2(g)+I2(g)=2HI(g)反应开始反应开始：c(H2),c(I2)大大,c(HI)=0,正正大大,逆逆为为 0 反应进行：反应进行：正正减小减小,逆逆增大增大 某一时刻：某一时刻：正正=逆逆，系统组成不变，达到平衡状态，系统组成不变，达到平衡状态第33页，共75页，编辑于2022年，星期五特征：特征：（1）系统的组成不再随时间而变。）系统的组成不再随时间而变。（2）化学平衡是动态平衡。）化学平衡是动态平衡。（3）平衡组成与达到平衡的途径无关。）平衡组成与达到平衡的途径无关。在一定条件下，可逆反应处于化学平衡在一定条件下，可逆反应处于化学平衡状态：状态：第34页，共75页，编辑于2022年，星期五二、经验平衡常数二、经验平衡常数气体反应：浓度以分压代替气体反应：浓度以分压代替经验平衡常数经验平衡常数H2(g)+I2(g)=2HI(g)第35页，共75页，编辑于2022年，星期五说明：说明：v K KC C或或K Kp p在一定温度下为常数在一定温度下为常数v a a，b b，c c，d d为化学计量数为化学计量数v K KC C越大，产物的量越大，反应进行越完全越大，产物的量越大，反应进行越完全v书写平衡常数时，不要把纯固体纯液体和稀溶液中的书写平衡常数时，不要把纯固体纯液体和稀溶液中的水的浓度写进去水的浓度写进去v经验平衡常数，通常有量纲，经验平衡常数，通常有量纲，分压单位取分压单位取分压单位取分压单位取kPa,kPa,kPa,kPa,浓度的浓度的浓度的浓度的单位取单位取单位取单位取molL-1molL-1molL-1molL-1时，时，时，时，R R R R的数值为的数值为的数值为的数值为8.314 kPaLmol-8.314 kPaLmol-8.314 kPaLmol-8.314 kPaLmol-1K-11K-11K-11K-1第36页，共75页，编辑于2022年，星期五三三标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数 溶液反应溶液反应 aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+h H(aq)aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+h H(aq)3.3.复相反应复相反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)K K 称为标准平衡常数称为标准平衡常数称为标准平衡常数称为标准平衡常数 2.2.气相反应气相反应 a A(g)+b B(g)=g G(g)+h H(g)第37页，共75页，编辑于2022年，星期五第38页，共75页，编辑于2022年，星期五解:例题例题2.1 反应反应 A(g)=2 B(g)在某温度达到平在某温度达到平衡时，各组分的分压均为衡时，各组分的分压均为 1.0 10 5 Pa，求其经验，求其经验平衡常数平衡常数 Kp 和标准平衡常数和标准平衡常数 K 。标准平衡常数没有量纲标准平衡常数没有量纲标准平衡常数没有量纲标准平衡常数没有量纲第39页，共75页，编辑于2022年，星期五v 无单位，无单位，和和 一般有单位只有在一般有单位只有在 时，时，和和 才没有单位才没有单位 v 与与 在数值上一般不等，在数值上一般不等，v都与方程式的写法有关都与方程式的写法有关4 4、标准平衡常数与经验平衡常数的关系、标准平衡常数与经验平衡常数的关系第40页，共75页，编辑于2022年，星期五四、平衡常数的意义四、平衡常数的意义四、平衡常数的意义四、平衡常数的意义 1.1.K Kp p,K Kc c,K K仅仅是是温温度度的的函函数数。K K值值大大小小可可判判断断反反应应进进行的程度，估计反应的可能性。行的程度，估计反应的可能性。N2+O2=2NO Kc=1 10-30 (298K)基本不能进行，但在高温基本不能进行，但在高温(雷电雷电)条件下平衡常数增大条件下平衡常数增大 2Cl(g)=Cl2(g)Kc=1 1038(298K)非常彻底非常彻底 2SO2+O2=2SO3 Kc=3.61024 (298K)（速度极慢）（速度极慢）V2O5可做催化剂可做催化剂-加快速度加快速度 一般常数在一般常数在一般常数在一般常数在10 10-7-710107 7之间属于典型的可逆反应之间属于典型的可逆反应之间属于典型的可逆反应之间属于典型的可逆反应 第41页，共75页，编辑于2022年，星期五2.2.平衡常数数值的大小，不能预示反应达平衡常数数值的大小，不能预示反应达 到平衡所需要的时间到平衡所需要的时间 3.3.用用J Jc c（反应商）和（反应商）和K Kc c 的相对大小，的相对大小，判判断反应是否平衡及反应进行的方向断反应是否平衡及反应进行的方向 第42页，共75页，编辑于2022年，星期五p A+q B =d D+e E JcKc JpKp J K 逆向反应自发进行逆向反应自发进行JcKc JpKp J K 正向反应自发进行正向反应自发进行Jc=Kc Jp=Kp J=K 体系处于平衡状态体系处于平衡状态浓度商浓度商 分压商分压商 活度商活度商 第43页，共75页，编辑于2022年，星期五例题例题2.22.2：我国合成氨一般采用中压（我国合成氨一般采用中压（2.03 102.03 104 4 Pa)Pa)中中温温(500(500），现有在该条件下的反应），现有在该条件下的反应 N N2 2 （g g）+3H+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g)(g)其其KK=1.5710=1.5710-5-5。若反应进行到一定的程度取样分析。若反应进行到一定的程度取样分析得到数据是：得到数据是：11.6%NH11.6%NH3 3，22.1%N22.1%N2 2，66.3%H66.3%H2 2（体积分数）（体积分数）试判断该反应进行的方向。试判断该反应进行的方向。解：体积分数等于物质的量分数，总压解：体积分数等于物质的量分数，总压2.03 102.03 104 4 Pa Pa 各分压是各分压是:p(NH p(NH3 3)=2.03 10)=2.03 104 4 11.6%=2.35 103kPa 11.6%=2.35 103kPa p(N p(N2 2)=2.03 10)=2.03 104 4 22.1%=4.49 103kPa 22.1%=4.49 103kPa p(H p(H2 2)=2.03 10)=2.03 104 4 66.3%=1.35 104kPa 66.3%=1.35 104kPa第44页，共75页，编辑于2022年，星期五反应未平衡，向右进行反应未平衡，向右进行第45页，共75页，编辑于2022年，星期五 体系中几个反应同时发生，某种物质常同时参加体系中几个反应同时发生，某种物质常同时参加几个反应。体系达到平衡时，几个反应同时建立平衡，几个反应。体系达到平衡时，几个反应同时建立平衡，这种现象称为多重平衡。这种现象称为多重平衡。反应反应(3)=反应反应(1)+反应反应(2)如：如：CO(g)+1/2O CO(g)+1/2O2 2(g)CO(g)CO2 2(g)(1)(g)(1)C(s)+1/2O2(g)CO(g)(2)C(s)+O2(g)CO2(g)(3)五、多重平衡规则五、多重平衡规则第46页，共75页，编辑于2022年，星期五反应反应3=反应反应2+反应反应1,则则K3=K2K1反应反应3=反应反应2 反应反应1,则则K3=K2/K1 反应反应2=2(反应反应1),则则K2=(K1)2 依次类推（如开方、乘方）依次类推（如开方、乘方）反应反应2=-反应反应1,则则K2=1/K1 平衡常数与反应方程式之间的关系平衡常数与反应方程式之间的关系平衡常数与反应方程式之间的关系平衡常数与反应方程式之间的关系 第47页，共75页，编辑于2022年，星期五六、平衡转化率的计算六、平衡转化率的计算六、平衡转化率的计算六、平衡转化率的计算某反应物消耗掉的数量某反应物消耗掉的数量转化率转化率=该反应物的原始数量该反应物的原始数量转化为指定产物的某反应物数量转化为指定产物的某反应物数量产率产率=该反应物的原始数量该反应物的原始数量注注:若无副反应，产率若无副反应，产率=转化率；转化率；若有副反应，产率若有副反应，产率转化率转化率第48页，共75页，编辑于2022年，星期五 平衡或理论转化率或最高转化率：是平衡或理论转化率或最高转化率：是平衡后反应物平衡后反应物转化为产品的百分数转化为产品的百分数。它与转化率的含义不同。它与转化率的含义不同。转化率是指实际情况下，反应结束后反应物转化转化率是指实际情况下，反应结束后反应物转化的百分数。的百分数。实际的转化率常实际的转化率常低于低于平衡转化率，而转化率的极限平衡转化率，而转化率的极限就是平衡转化率。转化率与反应进行的就是平衡转化率。转化率与反应进行的时间时间有关。有关。第49页，共75页，编辑于2022年，星期五例例2.3 2.3 硝酸硝酸银银和硝酸和硝酸亚铁亚铁两种溶液两种溶液发发生下列反生下列反应应:Fe Fe2+2+Ag+Ag+Fe Fe3+3+Ag+Ag在在2525度度时时,将硝酸将硝酸银银和硝酸和硝酸亚铁亚铁溶液混合溶液混合,开始开始时时溶液中溶液中银银离子和离子和亚铁亚铁离子离子浓浓度都度都为为0.100molL0.100molL-1-1,达到平衡达到平衡时银时银离子的离子的转转化率化率为为19.4%19.4%。求：。求：1.1.平衡平衡时时FeFe2+2+、AgAg+、FeFe3+3+的的浓浓度；度；2.2.该该温度下的平衡常数。温度下的平衡常数。第50页，共75页，编辑于2022年，星期五解：解：1).Fe1).Fe2+2+Ag +Ag+Fe Fe3+3+Ag +Ag起始起始浓浓度度 (c(c0 0/molLmolL-1)-1)0.100 0.100 0 0.100 0.100 0 变变化化浓浓度度 (c(c0 0/molLmolL-1-1)0.119.4%0.119.4%0.119.4%0.119.4%0.119.4%0.119.4%=-0.0194 =-0.0194 =0.0194 =-0.0194 =-0.0194 =0.0194平衡平衡浓浓度度(c/c/molLmolL-1-1)0.100-0.0194 0.100-0.0194 0.01940.100-0.0194 0.100-0.0194 0.0194 =0.0806 =0.0806 =0.0806 =0.0806 K=2.99=2.992.2.第51页，共75页，编辑于2022年，星期五例例 题题 2.4.2.4.673K5.06625Mpa673K5.06625Mpa下下，下下 列列 反反 应应 的的K K1.64*101.64*10-4-4，今今用用三三个个体体积积的的H H2 2与与一一个个体体积积的的N N2 2混混合合，通通过过从从催化剂反应催化剂反应 N N2 2 （g g）+3H+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g)(g)计算计算1.NH1.NH3 3(g)(g)的平衡产率是多少？的平衡产率是多少？解；解；N N2 2 （g g）+3H+3H2 2(g)=NH(g)=NH3 3(g)(g)终了时终了时 P PH2H2:p:pN2N2=3:1=3:1P PH2H2+p+pN2N2+p+pNH3NH3=5.06625Mpa=5.06625Mpa开始时开始时V VH2H2:V:VN2N2=3:1=3:1 P PH2H2:p:pN2N2=3:1=3:1第52页，共75页，编辑于2022年，星期五K=(PH2/)-3(pN2/)-1(pNH3/)2=1.64*10-4解上述方程得：pN21.074*106pa PH2=3.22*106pa pNH3=0.77025*106pa第53页，共75页，编辑于2022年，星期五取平衡之后的气体体积取平衡之后的气体体积1m3，则则pNH3*1m3nNH3RT nNH3=137.66mol同理同理n N2=191.95mol n H2=575.84mol按计量反应应得按计量反应应得NH3(g)的量的量521.56mol最大（平衡）产率最大（平衡）产率 137.66mol/521.56mol*10026.39第54页，共75页，编辑于2022年，星期五例例2.5.2.5.水煤气的水煤气的转转化反化反应为应为:CO CO(g)(g)+H+H2 2O O(g)(g)CO CO2(g)2(g)+H+H2(g)2(g)在在850850时时,平衡平衡常数常数K K=1.0=1.0，在，在该该温度下于温度下于5.05.0升密升密闭闭容器中加入容器中加入0.040 mol CO0.040 mol CO和和0.040 mol0.040 mol的水的水,求求该该条件下条件下COCO的的转转化率和达到平衡化率和达到平衡时时的各的各组组分的分分的分压压。解：解：设设COCO的的转转化率化率为为 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始物质的量起始物质的量 n0/mol 0.040 0.040 0 0平衡时物质的量平衡时物质的量 n/mol 0.040-0.040 0.040-0.040 0.040 0.040第55页，共75页，编辑于2022年，星期五p(CO)=n(CO)RT/V；p(H2O)=n(H2O)RT/V；p(CO2)=n(CO2)RT/V；p(H2)=n(H2)RT/V；第56页，共75页，编辑于2022年，星期五p(CO)=p(H2O)=n(CO)RT/V=0.040(1-0.50)8.3141123(5.010-3)=37.3 kPa;p(CO2)=p(H2)=n(CO)RT/V=(0.0400.50)8.3141123(5.010-3)=37.3 kPa.第57页，共75页，编辑于2022年，星期五第五节化学平衡的移动第五节化学平衡的移动平衡：一定条件下的平衡平衡：一定条件下的平衡压力压力 浓度浓度 温度等温度等 平衡移动：条件改变旧平衡打破，新平衡平衡移动：条件改变旧平衡打破，新平衡建立，各物质的浓度改变建立，各物质的浓度改变第58页，共75页，编辑于2022年，星期五一、一、浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响 一定温度下，一定温度下，K Kc c为一常数为一常数 改改变变Jc，使使JcKc，反反应应自自发发向向某某方方向向进进行行，平平衡衡就要移动就要移动AcAc-+H+H2 2O=HAc+OHO=HAc+OH-CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g)=COO(g)=CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)增增加反应物浓度加反应物浓度 减少生成物浓度减少生成物浓度平衡正向移动平衡正向移动 增加生成物浓度增加生成物浓度 减少反应物浓度减少反应物浓度平衡逆向移动平衡逆向移动 第59页，共75页，编辑于2022年，星期五例题例题2.6 2.6 在例在例2.32.3讨论的平衡体系中，在恒温讨论的平衡体系中，在恒温下将下将Fe2+Fe2+浓度增至浓度增至0.181 molL-10.181 molL-1时时,问问:1 1）平衡向哪个方向移动）平衡向哪个方向移动?2 2）求新平衡后各物质浓度）求新平衡后各物质浓度 3)Ag+3)Ag+的转化率的转化率?解解:1 1）因为在原有的平衡体系中仅增加了反应物浓度，）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；设达到新平衡时将有设达到新平衡时将有x molL-1x molL-1的亚铁离子被银离子的亚铁离子被银离子氧化，则氧化，则 第60页，共75页，编辑于2022年，星期五 Fe2+Ag+Fe3+Ag起始浓度起始浓度 c0/molL-1 0.181 0.0806 0.0194 平衡浓度平衡浓度c/molL-1 0.181-x 0.0806-x 0.0194+x x=0.0139c(Fe2+)=(0.181 0.0139)molL-1=0.167 molL-1;c(Ag+)=(0.0806 0.0139)molL-1=0.0667 molL-1;c(Fe3+)=(0.0194+0.0139)molL-1=0.0333 molL-1;第61页，共75页，编辑于2022年，星期五第62页，共75页，编辑于2022年，星期五二、二、压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响 一定温度下，一定温度下，K Kp p为一常数为一常数 1 1某些气体组分的分压变化某些气体组分的分压变化某些气体组分的分压变化某些气体组分的分压变化 pV=nRT p=cRT 改变气体分压改变气体分压改变气体分压改变气体分压,相当于改变浓度相当于改变浓度相当于改变浓度相当于改变浓度对平衡的影响和浓度是一致的对平衡的影响和浓度是一致的对平衡的影响和浓度是一致的对平衡的影响和浓度是一致的 改改变变气气态态反反应应物物的的分分压压，若若能能使使JpKp，则则能能使使平衡移动平衡移动第63页，共75页，编辑于2022年，星期五2 2体系总压的改变（压缩或膨胀）体系总压的改变（压缩或膨胀）体系总压的改变（压缩或膨胀）体系总压的改变（压缩或膨胀）-情况复杂，分别进行讨论情况复杂，分别进行讨论 反应前后气体分子数不等的反应反应前后气体分子数不等的反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)平衡平衡 Jp=Kp p总总增到两倍增到两倍Jp=(1/4)Kp朝生成朝生成NH3的方向移动的方向移动p总总减到一半减到一半 Jp=4Kp朝朝NH3分解的方向移动分解的方向移动等等等等温温温温条条条条件件件件下下下下，增增增增大大大大总总总总压压压压力力力力，平平平平衡衡衡衡向向向向气气气气体体体体分分分分子子子子数数数数减减减减少少少少的的的的方方方方向向向向移移移移动；减压，平衡向气体分子数增加的方向移动动；减压，平衡向气体分子数增加的方向移动动；减压，平衡向气体分子数增加的方向移动动；减压，平衡向气体分子数增加的方向移动 第64页，共75页，编辑于2022年，星期五 反应前后气体分子数相等反应前后气体分子数相等 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)平衡平衡 Jp=Kp 反反反反应应应应前前前前后后后后气气气气态态态态总总总总分分分分子子子子数数数数相相相相等等等等，等等等等温温温温下下下下增增增增加或降低总压力，对平衡没有影响加或降低总压力，对平衡没有影响加或降低总压力，对平衡没有影响加或降低总压力，对平衡没有影响p总总增大增大p总总减小减小 Jp=Kp 平衡不移动平衡不移动！平平衡衡移移动动就就是是在在新新的的条条件下达到新的动态平衡件下达到新的动态平衡 第65页，共75页，编辑于2022年，星期五例例2.7.2.7.在在10001000及及总压总压力力为为3 000 kPa3 000 kPa下，反下，反应应:CO CO2 2(g)+C(s)2CO(g)(g)+C(s)2CO(g)达到平衡达到平衡时时，COCO2 2的摩的摩尔尔分数分数为为0.170.17。求：。求：1 1）该该温温度下此反度下此反应应的平衡常数；的平衡常数；1.1.压压力减至力减至2000kPa2000kPa时时，COCO2 2的摩的摩尔尔分数分数为为多少多少?3 3）由此可得出什么）由此可得出什么结论结论?解：解：1 1）先求平衡常数，在原有的平衡）先求平衡常数，在原有的平衡时时：p p（COCO2 2）=3000 kPa 0.17=510 kPa;=3000 kPa 0.17=510 kPa;p p（COCO）=3000 kPa(1-0.17)=2490 kPa;=3000 kPa(1-0.17)=2490 kPa;第66页，共75页，编辑于2022年，星期五2 2）在）在2000 kPa2000 kPa总压总压下的新平衡中，下的新平衡中，设设COCO2 2的摩的摩尔尔分数分数为为x x，则则COCO的摩的摩尔尔分数分数为为(1-x):(1-x):p p（COCO2 2）=2000 kPa x=2000 kPa x；p p（COCO）=2000 kPa(1-x)=2000 kPa(1-x)；20(1-x)2=122 x，10 x2 20 x +10 61x=0，10 x2 81x+10=0，x2 8.1x+1=0，x=(8.1 7.85)/2=0.13第67页，共75页，编辑于2022年，星期五3）可见，当总压减小时，平衡向着）可见，当总压减小时，平衡向着CO2 2减少减少的方向的方向(向右向右)移动，或者说向着体积增大的方向移动，或者说向着体积增大的方向移动。移动。第68页，共75页，编辑于2022年，星期五 3 3惰性气体的影响惰性气体的影响惰性气体的影响惰性气体的影响 温度和总压力不变温度和总压力不变-引入惰性气体引入惰性气体 体积增大，各组分气体的分压降低体积增大，各组分气体的分压降低定温定容定温定容-引入惰性气体，平衡不移动引入惰性气体，平衡不移动 4 4溶液中进行的反应，压力对平衡几乎无影响溶液中进行的反应，压力对平衡几乎无影响溶液中进行的反应，压力对平衡几乎无影响溶液中进行的反应，压力对平衡几乎无影响 若若反反应应的的(g)0，则则JK，平平衡衡向向气气态态物物质质总总计量数增大的的方向移动计量数增大的的方向移动 总之，总之，总之，总之，增加惰性气体，相当于减小压力，反应总是向增加惰性气体，相当于减小压力，反应总是向增加惰性气体，相当于减小压力，反应总是向增加惰性气体，相当于减小压力，反应总是向生成气体体积增大的方向进行生成气体体积增大的方向进行生成气体体积增大的方向进行生成气体体积增大的方向进行。第69页，共75页，编辑于2022年，星期五三、三、温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响 aA+bB=dD+eE 平衡平衡 J=K若若J不不变变而而改改变变K，使使JK，引引起起平平衡衡移移动动-T变化变化 放热反应放热反应-rH为负值，温度降低时，为负值，温度降低时，K变大变大吸热反应吸热反应-rH为正值，温度升高时，为正值，温度升高时，K变大变大 第70页，共75页，编辑于2022年，星期五升高温度升高温度,平衡向吸热方向移动平衡向吸热方向移动温度降低，平衡向放热方向移动温度降低，平衡向放热方向移动答案答案 合成氨反应合成氨反应-放热反应放热反应 N N2 2+3H+3H2 2=2NH=2NH3 3温度升高或降低平衡向哪个方向移动？温度升高或降低平衡向哪个方向移动？温度升高温度升高-平衡左移平衡左移温度降低温度降低-平衡右移平衡右移 第71页，共75页，编辑于2022年，星期五四、吕四、吕.查德里原理查德里原理 -假假如如改改变变平平衡衡系系统统的的条条件件之之一一，如如温温度度、压压力力或或浓浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动度，平衡就向减弱这个改变的方向移动 增加反应物浓度，减小反应物浓度的方向移动增加反应物浓度，减小反应物浓度的方向移动 减小生成物浓度，增加生成物浓度的方向移动减小生成物浓度，增加生成物浓度的方向移动 增加体系总压力，平衡向减小压力的方向移动增加体系总压力，平衡向减小压力的方向移动 降低体系总压力，平衡向增大压力的方向移动降低体系总压力，平衡向增大压力的方向移动 升高温度，能降低温度（吸热）的方向移动升高温度，能降低温度（吸热）的方向移动 降低温度，能升高温度（放热）的方向移动降低温度，能升高温度（放热）的方向移动 该原理对动态平衡都适用，对非平衡体系无效该原理对动态平衡都适用，对非平衡体系无效该原理对动态平衡都适用，对非平衡体系无效该原理对动态平衡都适用，对非平衡体系无效第72页，共75页，编辑于2022年，星期五 催化剂能同时改变正、逆方向反应的速率，催化剂能同时改变正、逆方向反应的速率，催化剂能同时改变正、逆方向反应的速率，催化剂能同时改变正、逆方向反应的速率，能改变反应达到平衡的时间，但不能使平衡移能改变反应达到平衡的时间，但不能使平衡移能改变反应达到平衡的时间，但不能使平衡移能改变反应达到平衡的时间，但不能使平衡移动动动动五、催化剂对化学平衡的影响五、催化剂对化学平衡的影响第73页，共75页