无机化学化学平衡学习教案.pptx

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1、无机化学无机化学(wjhuxu)化学平衡化学平衡第一页，共49页。2023/2/72023/2/72 2二、化学平衡二、化学平衡(huxupnghng)(huxupnghng)的概念的概念（一一一一）定定定定义义义义(dngy)(dngy)可可可可逆逆逆逆反反反反应应应应在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下，正正正正反反反反应应应应速速速速率率率率等等等等于于于于逆逆逆逆反反反反应应应应速速速速率率率率时时时时，反反反反应应应应体体体体系系系系所所所所处处处处的的的的状状状状态态态态，称称称称为为为为“化化化化学学学学平平平平衡衡衡衡”。例例例例1 1：H2O(g)+CO(g)H2

2、(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)第1页/共49页第二页，共49页。2023/2/72023/2/73 3H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)第2页/共49页第三页，共49页。2023/2/72023/2/74 4二、化学平衡二、化学平衡(huxupnghng)(huxupnghng)的概念（续）的概念（续）例例例例2 2：N2O4(g)2NO2(g)N2O4(g)2NO2(g)无色无色无色无色红棕色红棕色红棕色红棕色 在在在在373373KK恒恒恒恒温温温温槽槽槽槽中中中中反反反反应应应应一一一一段段段段时时时时间间间间后后后后，反反反反应应应应

3、混混混混合合合合物物物物颜颜颜颜色色色色不不不不再再再再变变变变化化化化(binhu)(binhu)，显显显显示示示示已已已已达达达达平平平平衡衡衡衡，测测测测得得得得平平平平衡衡衡衡时时时时N2O4N2O4、NO2NO2浓浓浓浓度度度度（见下表）。（见下表）。（见下表）。（见下表）。次次次次序序序序 起起起起始始始始浓浓浓浓度度度度 浓浓浓浓度度度度变变变变化化化化(binhu)(binhu)平平平平衡衡衡衡浓浓浓浓度度度度 NO22/N2O4NO22/N2O4/moldm-3/moldm-3/moldm-3/moldm-3/moldm-3/moldm-311从反应从反应从反应从反应N2O4

4、0.100-0.0600.0400.36N2O40.100-0.0600.0400.36物开始物开始物开始物开始NO20+0.1200.120NO20+0.1200.12022从产物从产物从产物从产物N2O40+0.0140.0140.37N2O40+0.0140.0140.37开始开始开始开始NO20.100-0.0280.072NO20.100-0.0280.0723 3从反应混从反应混从反应混从反应混N2O40.100-0.0300.0720.37N2O40.100-0.0300.0720.37 合物开始合物开始合物开始合物开始NO20.100+0.0600.160NO20.100+0.

5、0600.160第3页/共49页第四页，共49页。2023/2/72023/2/75 5二、化学平衡二、化学平衡(huxupnghng)(huxupnghng)的概念（续）的概念（续）平衡时平衡时平衡时平衡时NO22/N2O4NO22/N2O4不变，不变，不变，不变，即达到一个即达到一个即达到一个即达到一个“常数常数常数常数”称为称为称为称为“平衡常数平衡常数平衡常数平衡常数”（KK）。）。）。）。N2O4(g)2NO2(g)N2O4(g)2NO2(g)K=NO22/N2O4K=NO22/N2O4=0.37=0.37（373K373K）（二）平衡常数（二）平衡常数（二）平衡常数（二）平衡常数（

6、EquilibriumconstantsEquilibriumconstants）1.1.定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物(chnw)(chnw)浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比，为一常数，称为乘积之比，为一常数，称为乘积之比，为一常数，称为乘积之比，为一

7、常数，称为“平衡常数平衡常数平衡常数平衡常数”。符号：符号：符号：符号：KK。这一规律称为。这一规律称为。这一规律称为。这一规律称为“化学平衡定律化学平衡定律化学平衡定律化学平衡定律”。第4页/共49页第五页，共49页。2023/2/72023/2/76 6（二）平衡常数（续）（二）平衡常数（续）（二）平衡常数（续）（二）平衡常数（续）2.平衡常数的意义平衡常数的意义表表示示在在一一定定条条件件下下，可可逆逆反反应应所所能能进进行行(jnxng)的极限。的极限。K，正反应彻底，正反应彻底。通常：通常：K107，正反应单向，正反应单向KKr=4KrKr逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向

8、移动，以消除逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除(xioch)(xioch)总压力降低的影响。总压力降低的影响。总压力降低的影响。总压力降低的影响。第38页/共49页第三十九页，共49页。2023/2/72023/2/740403-3化学平衡(huxupnghng)的移动（续）三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响把把vantHoff等等温温式式与与吉吉布布斯斯一一赫赫姆姆霍霍兹兹方方程程(fngchng)结合来讨论。结合来讨论。封封闭闭体体系系，热热力

9、力学学平平衡衡常常数数Kr（或或K）只只是温度是温度T的函数。的函数。推导推导Kr与与T的关系的关系:第39页/共49页第四十页，共49页。2023/2/72023/2/741413-3化学平衡(huxupnghng)的移动（续）由标态下由标态下由标态下由标态下vantHoffvantHoff等温式等温式等温式等温式 GG=-RT-RTlnKrlnKr (封封封封闭闭闭闭体体体体系系系系(tx)(tx)、等等等等温温温温、不不不不做非体积功做非体积功做非体积功做非体积功)标态下吉一赫方程为：标态下吉一赫方程为：标态下吉一赫方程为：标态下吉一赫方程为：G=G=H-TH-TSS (封封封封闭闭闭闭

10、体体体体系系系系(tx)(tx)、等等等等温、不做非体积功温、不做非体积功温、不做非体积功温、不做非体积功)代入上式代入上式代入上式代入上式 得，得，得，得，H-TH-TS=-RTlnKrS=-RTlnKrlnKr=(-lnKr=(-H/RT)+(H/RT)+(S/R)S/R)（3-103-10）（3-103-10）式称为）式称为）式称为）式称为vantHoffvantHoff方程方程方程方程.第40页/共49页第四十一页，共49页。2023/2/72023/2/742423-3化学平衡(huxupnghng)的移动（续）T T 不大，无相变：不大，无相变：不大，无相变：不大，无相变：HH T

11、 T HH 298298 ,S S T T S S 298298 lnlnK K1 1r r=(-(-HH/R RT T1 1)+()+(S S /R)R)（1 1）lnlnK K2 2r r=(-(-HH/R RT T2 2)+()+(S S /R)R)（2 2）（2 2）-（1 1）：）：）：）：ln(ln(K K2 2r r/K K1 1r r)=(=(HH/R)(R)(T T2 2 -T T1 1)/()/(T T2 2T T1 1)(3-11)(3-11)第41页/共49页第四十二页，共49页。2023/2/72023/2/743433-3化学平衡(huxupnghng)的移动（续）

12、lnln（K2r/K1rK2r/K1r）=(=(H/R)(T2-T1)/(T2T1)H/R)(T2-T1)/(T2T1)HH00吸热吸热吸热吸热,T2,T2T1:K2rT1:K2rK1rK1r HH00放热放热放热放热,T2,T2T1:K2rT1:K2rK1rK1r温度温度温度温度 （T2T2T1T1），平衡向吸热反应方向），平衡向吸热反应方向），平衡向吸热反应方向），平衡向吸热反应方向 移动，且移动，且移动，且移动，且KrKr改变改变改变改变(gibin)(gibin)：正反应吸热：正反应吸热：正反应吸热：正反应吸热：K2rK2rK1rK1r；正反应放热：正反应放热：正反应放热：正反应放热：

13、K2rK2rK1r.K1r.温度温度温度温度（T2T2T1T1），平衡向放热反应方向），平衡向放热反应方向），平衡向放热反应方向），平衡向放热反应方向移动，且移动，且移动，且移动，且KrKr改变改变改变改变(gibin)(gibin)：正反应放热：正反应放热：正反应放热：正反应放热：K2rK2rK1rK1r；正反应吸热：正反应吸热：正反应吸热：正反应吸热：K2rK2rK1r.K1r.第42页/共49页第四十三页，共49页。2023/2/72023/2/744443-3 化学平衡(huxupnghng)的移（续）例：例：例：例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)N2(g)+3H2(g)=2

14、NH3(g)H=-92.2kJ.mol-1(H=-92.2kJ.mol-1(放热放热放热放热)T1=298KT1=298K，Kp1=6.2105Kp1=6.2105T2=473KT2=473K，Kp2=6.210-1Kp2=6.210-1T3=673KT3=673K，Kp3=6.010-4Kp3=6.010-4即：即：即：即：TT ，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且，平衡向吸热反应（逆反应）的方向移动，且KK 。或：或：或：或：TT ，平衡向放热反应，平衡向放热反应，平衡向放热反应，平衡向放热反应(fnrfn

15、yng)(fnrfnyng)（正反应）的方向移动，（正反应）的方向移动，（正反应）的方向移动，（正反应）的方向移动，且且且且KK ；第43页/共49页第四十四页，共49页。2023/2/72023/2/745453-3 化学平衡(huxupnghng)的移动（续）求求H和和S值值:由（由（3-10）式（教科书）式（教科书P.63，4-23式）式）:lgKr=(-H/2.303RT)+(S/2.303R)在不同温度（在不同温度（T）下测定）下测定Kr数值，数值，作出作出lgKr(1/T)图（教科书图（教科书P.63，图，图4-1）。斜率斜率(xil)：(-H/2.303R)截距：截距：(S/2.

16、303R)可求出热力学函数可求出热力学函数H和和S值。值。第44页/共49页第四十五页，共49页。2023/2/72023/2/746463-3 化学平衡(huxupnghng)的移动（续）一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但提高物反应物浓度，平衡向正反应方向移，但KrKr不变。不变。不变。不变。二、压力对化学平衡的影响二、压力对化学平衡的影响二、压力对化学平衡的影响二、压力对化学平衡的影响 提高总压力，平衡向气体提

17、高总压力，平衡向气体提高总压力，平衡向气体提高总压力，平衡向气体(qt)(qt)分子总数减小的反应方向移动，但分子总数减小的反应方向移动，但分子总数减小的反应方向移动，但分子总数减小的反应方向移动，但KrKr不变。不变。不变。不变。三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响温度温度温度温度 ，平衡向吸热反应方向移动，平衡向吸热反应方向移动，平衡向吸热反应方向移动，平衡向吸热反应方向移动，且且且且KrKr改变。改变。改变。改变。第45页/共49页第四十六页，共49页。2023/2/72023/2/747473-3 化学平衡(huxupnghn

18、g)的移动（续）小小小小 结结结结：浓浓浓浓 度度度度、压压压压 力力力力、温温温温 度度度度 对对对对 平平平平 衡衡衡衡 的的的的 影影影影 响响响响 Le-Le-ChateliersPrincipleChateliersPrinciple（勒一夏特里原理）。（勒一夏特里原理）。（勒一夏特里原理）。（勒一夏特里原理）。对对对对于于于于已已已已达达达达平平平平衡衡衡衡的的的的体体体体系系系系，若若若若改改改改变变变变平平平平衡衡衡衡体体体体系系系系的的的的条条条条件件件件（浓浓浓浓度度度度、压压压压力力力力、温温温温度度度度）之之之之一一一一，平平平平衡衡衡衡将将将将向向向向解解解解除除除除

19、(jich)(jich)这这这这一改变的方向移动。一改变的方向移动。一改变的方向移动。一改变的方向移动。第46页/共49页第四十七页，共49页。2023/2/72023/2/74848四、催化剂 使使使使用用用用（正正正正）催催催催化化化化剂剂剂剂能能能能同同同同等等等等程程程程度度度度(chngd)(chngd)地地地地提提提提高高高高正正正正、逆逆逆逆反反反反应应应应的的的的速速速速率率率率，缩缩缩缩短短短短达达达达到到到到平平平平衡衡衡衡所所所所需需需需时时时时间间间间，但但但但不不不不能能能能使使使使平平平平衡衡衡衡移移移移动动动动，也也也也不不不不会会会会改改改改变变变变平平平平衡衡衡衡常常常常数值。数值。数值。数值。第47页/共49页第四十八页，共49页。2023/2/72023/2/74949第第3章作业章作业(zuy)教材教材(jioci)p.6567:5,6,8,11,13,15,16,24第第15题补充数据：题补充数据：SO2Cl2(l):fGm=-313.5kJmol-1fHm=-388.74kJmol-1第48页/共49页第四十九页，共49页。