二化学平衡精选PPT.ppt
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1、关于二化学平衡第1页,讲稿共50张,创作于星期一第三章第三章 化学化学平衡平衡第2页,讲稿共50张,创作于星期一 本章教学要求本章教学要求 1熟悉化学反应的可逆性和化学平衡的基本特征;熟悉化学反应的可逆性和化学平衡的基本特征;2掌握标准平衡常数的表达方式、意义和计算;掌握标准平衡常数的表达方式、意义和计算;3理解浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响;理解浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响;4初步认识多重平衡原理和多重平衡常数的表达;初步认识多重平衡原理和多重平衡常数的表达;第3页,讲稿共50张,创作于星期一第一节:第一节:胺胺 类类不可逆反应:不可逆反应:是可以进行到底的反应。是可以进行到底
2、的反应。可逆反应:可逆反应:不能进行到底的反应。不能进行到底的反应。1、化学反应的可逆性、化学反应的可逆性第第一一节节 化学平衡化学平衡在同一条件下,某一反应既能向正反应方向进行,又能向在同一条件下,某一反应既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行,这便叫做逆反应方向进行,这便叫做反应的可逆性。反应的可逆性。几乎所有的几乎所有的化学反应都具有可逆性,即为化学反应都具有可逆性,即为可逆反应可逆反应(reversibleleaction)。一、化学反应的可逆性和化学平衡第4页,讲稿共50张,创作于星期一与此同时,氢气也可与二氧化碳作用生成一氧化碳与此同时,氢气也可与二氧化碳作用生成一氧化碳和水蒸
3、气:和水蒸气:u以上两个反应,实际上可写成:以上两个反应,实际上可写成:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)例如:例如:在高温时,一氧化碳与水蒸气作用可生在高温时,一氧化碳与水蒸气作用可生 成二氧化碳和氢气:成二氧化碳和氢气:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)第5页,讲稿共50张,创作于星期一以下反应均为可逆反应:以下反应均为可逆反应:HAc+H2O Ac-+H3+O 弱酸的电离平衡弱酸的电离平衡 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡Ag+2NH3 Ag(NH3)2+配配 位位 平平 衡衡
4、Mn+ne M 氧化还原平衡氧化还原平衡第6页,讲稿共50张,创作于星期一 例如:把例如:把CO2和和H2放在密闭容器中加热到高温,它放在密闭容器中加热到高温,它们开始反应生成们开始反应生成CO和和H2O。随着反应的进行,。随着反应的进行,CO2和和 H2的浓度逐渐降低,正反应速率逐渐的浓度逐渐降低,正反应速率逐渐减慢。同时,自生成减慢。同时,自生成CO和和H2O起,逆反应也就开始起,逆反应也就开始 了,了,但这时逆反应速率很慢,随着正反应的进行,产物但这时逆反应速率很慢,随着正反应的进行,产物CO和和H2O的浓度越来越多,逆反应速率逐渐变快。的浓度越来越多,逆反应速率逐渐变快。经过一定经过一
5、定时间,正反应速率和逆反应速率相等了,时间,正反应速率和逆反应速率相等了,CO2、H2、H2O、CO四种气体的浓度不再随时间改变,这时建立了四种气体的浓度不再随时间改变,这时建立了化学平化学平衡。衡。2、化学平衡、化学平衡CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)第7页,讲稿共50张,创作于星期一化学平衡状态具有以下几个重要特点(1)只有在恒温下,封闭体系中进行的可逆反应只有在恒温下,封闭体系中进行的可逆反应 才能建立化学平衡,这是建立平衡的才能建立化学平衡,这是建立平衡的前提。前提。(2)化学平衡建立的)化学平衡建立的条件:条件:正向反应和逆向反应正向反应和逆向反应 的反应速率相等。的
6、反应速率相等。(3)化学建立平衡的)化学建立平衡的标志:标志:反应物和生成物的浓度反应物和生成物的浓度 不随时间改变。不随时间改变。(4)化学平衡是相对的和有条件的动态平衡。)化学平衡是相对的和有条件的动态平衡。当外界因素改变时,正、逆反应速率发生变化,当外界因素改变时,正、逆反应速率发生变化,原有平衡将受到破坏,直至在新条件下又建立原有平衡将受到破坏,直至在新条件下又建立起新的化学平衡。起新的化学平衡。第8页,讲稿共50张,创作于星期一1、标准平衡常数、标准平衡常数 对于可逆反应对于可逆反应 aA+bB dD+eE 在一定在一定温度下达到化学平衡时,产物浓度系数次方的温度下达到化学平衡时,产
7、物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方乘积之比是一个常乘积与反应物浓度系数次方乘积之比是一个常数。这个关系称为数。这个关系称为化学平衡定律。化学平衡定律。二、标准平衡常数与相关计算K是无量纲的量是无量纲的量K称为标准平衡常数,称为标准平衡常数,A、B、D、E表示相表示相应物种的平衡浓度,单位为应物种的平衡浓度,单位为molL-1,C=1molL-1第9页,讲稿共50张,创作于星期一(1)稀溶液中反应的标准平衡常数)稀溶液中反应的标准平衡常数 在一定温度下达到化学平衡时,各物质的浓度不在一定温度下达到化学平衡时,各物质的浓度不再随时间而变,这时的浓度称为平衡浓度。它们之间再随时间而变,这时的浓
8、度称为平衡浓度。它们之间存在如下定量关系:存在如下定量关系:(aq)eE(aq)(aq)+hH(aq)第10页,讲稿共50张,创作于星期一PD、PE、PG、PH分别为各反应物和产物的平衡分压;分别为各反应物和产物的平衡分压;P为标准压力,为标准压力,P=101.325kPa(2)气体混合物反应的标准平衡常数)气体混合物反应的标准平衡常数(g)eE(g)(g)+hH(g)平衡分压之间存在如下定量关系:平衡分压之间存在如下定量关系:第11页,讲稿共50张,创作于星期一在一定温度下达到平衡时,存在如下定量关系:在一定温度下达到平衡时,存在如下定量关系:(3)非均相反应的标准平衡常数)非均相反应的标准
9、平衡常数eE(s)+f(aq)dD(l)+hH(g)对非均相可逆反应:对非均相可逆反应:第12页,讲稿共50张,创作于星期一例如:例如:用盐酸溶解碳酸钙的离子反应:用盐酸溶解碳酸钙的离子反应:CaCO3(s)+2H+(aq)=Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)在一定温度下达到平衡时,其标准平衡常数的在一定温度下达到平衡时,其标准平衡常数的表达式为:表达式为:课 堂 例 题第13页,讲稿共50张,创作于星期一(1)有固体、纯液体参与反应的体系)有固体、纯液体参与反应的体系CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)固体物质、纯液体或稀溶液中的溶剂,其浓度不固体物质、纯液体或稀溶液中的溶剂
10、,其浓度不随反应而变化,所以可将它们的浓度视为随反应而变化,所以可将它们的浓度视为1。2、书写平衡常数关系式的规则、书写平衡常数关系式的规则如:如:Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=CrO42-2H+2/Cr2O72-第14页,讲稿共50张,创作于星期一(2)标准平衡常数的表达式与反应方程式的写法有关)标准平衡常数的表达式与反应方程式的写法有关例如:例如:373K时时N2O4和和NO2的平衡体系。的平衡体系。N2O4(g)2NO2(g)K1=NO22/N2O4 2N2O4(g)4NO2(g)K2=NO24/N2O42 2NO2(g)N2O4(g)K3=N2O4/NO22即即 K
11、12=K2 K1=1/K3所以所以平衡常数必须与反应方程式相互对应。平衡常数必须与反应方程式相互对应。第15页,讲稿共50张,创作于星期一(3)正、逆反应的标准平衡常数互为倒数)正、逆反应的标准平衡常数互为倒数2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(1)K12SO3(g)2SO2(g)O2(g)(2)K2 第16页,讲稿共50张,创作于星期一(4)多重反应平衡体系)多重反应平衡体系将两个独立反应相加,所得总反应的标准平衡常将两个独立反应相加,所得总反应的标准平衡常数等于这两个相加反应的标准平衡常数之乘积数等于这两个相加反应的标准平衡常数之乘积。2NO(g)O2(g)2NO2(g)(1)2NO2
12、(g)N2O4(g)(2)2NO(g)O2(g)N2O4(g)(3)从反应式看(从反应式看(1)+(2)=(3)而且:)而且:=K3 第17页,讲稿共50张,创作于星期一多 重 平 衡 原 理(1)+(2)=(3)K3=K1 K2(1)-(2)=(3)K3=K1 /K2(2)=(1)mK2=K1 m多重平衡多重平衡原理原理第18页,讲稿共50张,创作于星期一(5)为书写方便,在)为书写方便,在K表达式中可将表达式中可将C省略省略K与反应物浓度或分压无关,但与温度有关。与反应物浓度或分压无关,但与温度有关。K值越大,可逆反应向右进行得越彻底;值越大,可逆反应向右进行得越彻底;K值越小,可逆反应向
13、右进行的程度就越小。值越小,可逆反应向右进行的程度就越小。K是一定温度下,可逆反应可能进行的最大是一定温度下,可逆反应可能进行的最大 限度的量度。限度的量度。第19页,讲稿共50张,创作于星期一某温度下,反应某温度下,反应SO2 +1/2 O2 =SO3的平衡常数的平衡常数K=50;在同一温度下,反应;在同一温度下,反应2SO3=2SO2+O2的平衡常数的平衡常数K =()A.2500 B.410-4 C.100 D.210-2 B课 堂 例 题第20页,讲稿共50张,创作于星期一课 堂 例 题 HS-H+S2-+得:得:H2S 2H+S2-例:例:H2S H+HS-第21页,讲稿共50张,创
14、作于星期一请从理论上预测下列反应的趋势:请从理论上预测下列反应的趋势:解:解:()=()+()(-2)()()()课 堂 例 题 因此因此Mg(OH)2在氯化铵溶液中的溶解趋势不大,在氯化铵溶液中的溶解趋势不大,实际工作中,应该用大浓度的氯化铵溶液。实际工作中,应该用大浓度的氯化铵溶液。第22页,讲稿共50张,创作于星期一 外界条件改变,可逆反应从一种平衡状态转变到另外界条件改变,可逆反应从一种平衡状态转变到另一种条件下的平衡状态的过程叫做一种条件下的平衡状态的过程叫做化学平衡化学平衡的移动的移动(shift of chemical equilibrium)。下面我们讨论下面我们讨论浓度、压力
15、、温度浓度、压力、温度等因素对等因素对 化学平衡的影响化学平衡的影响。三、影响化学平衡的因素第23页,讲稿共50张,创作于星期一1、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,对于可逆反应一定温度下,对于可逆反应浓度商浓度商 a A +d D gG +h H Qc称为相对浓度商称为相对浓度商,又称反应熵又称反应熵。、是是 A、D、G、H物质在任意状态下的的浓度。物质在任意状态下的的浓度。相对浓度相对浓度第24页,讲稿共50张,创作于星期一 在平衡体系中,如果其它条件不变,增大在平衡体系中,如果其它条件不变,增大(或减或减小小)其中某物质的浓度,平衡就向减小其中某物质的浓度,平衡就向减
16、小(或增大或增大)该物质该物质浓度的方向移动。浓度的方向移动。QcK,正反应自发进行,正反应自发进行Qc=K,反应处于平衡状态,反应处于平衡状态 QcK,逆反应自发进行,逆反应自发进行第25页,讲稿共50张,创作于星期一例例:已已知知反反应应 CO+H2O CO2+H2 平平衡衡时时各各物物质质的的浓浓度度分分别别为为cCO=0.8mol.L-1,1.8mol.L-1,1.2mol.L-1,CO的的起起始始浓浓度度为为2mol.L-1,求求CO的的转转化化率率。如如果果其其他他条条件件不不变变,使使水水蒸蒸气气的的浓度增至浓度增至6mol.L-1,再求,再求CO的转化率。的转化率。解:解:CO
17、 +H2O =CO2 +H2 平衡:平衡:0.8 1.8 1.2 1.2 加入水蒸气:加入水蒸气:0.8 6.0 1.2 1.2建立新平衡:建立新平衡:0.8-y 6.0-y 1.2+y 1.2+y CO的转化率的转化率=100%=60.0%y=0.37 mol.L-1CO的转化率的转化率=100%=78.5%第26页,讲稿共50张,创作于星期一 由于压力对固体和液体体积的影响极小,所以压力改由于压力对固体和液体体积的影响极小,所以压力改变对固体和液体反应的平衡体系几乎没有影响。变对固体和液体反应的平衡体系几乎没有影响。对于有气对于有气体参加的反应,压力改变可能使平衡发生移动。体参加的反应,压
18、力改变可能使平衡发生移动。压力改变有两种情况:压力改变有两种情况:改变某气体的分压:改变某气体的分压:则与改变其物质浓度的则与改变其物质浓度的 情况相同。情况相同。改变体系的总压力:改变体系的总压力:只对那些反应前后气体只对那些反应前后气体 子数目有变化的反应有影响。子数目有变化的反应有影响。2、压力对化学平衡的影响、压力对化学平衡的影响第27页,讲稿共50张,创作于星期一增大体系的总压力,平衡向气体分子数目减少的方向移动。增大体系的总压力,平衡向气体分子数目减少的方向移动。减小体系的总压力,平衡向气体分子数目增多的方向移减小体系的总压力,平衡向气体分子数目增多的方向移动。动。eE(g)+f(
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