第三章-化学平衡和化学反应速率要点.ppt

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1、第三章 化学平衡和化学反应速化学平衡和化学反应速率率3.1 化学平衡化学平衡一、可逆反应与化学平衡一、可逆反应与化学平衡1 1、可逆反应：、可逆反应：在一定条件下，既可向正反应方向在一定条件下，既可向正反应方向进行，又可向逆反应方向进行的反应。进行，又可向逆反应方向进行的反应。egeg：CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g)HO(g)H2 2(g)+CO(g)+CO2 2(g)(g)不可逆反应不可逆反应：理论上可以认为几乎所有的反应都理论上可以认为几乎所有的反应都可逆，但有些反应在已知条件下的逆反应进行的速率可逆，但有些反应在已知条件下的逆反应进行的速率极其微小，以至于可忽略，称为不可逆反

2、应。极其微小，以至于可忽略，称为不可逆反应。eg:2KClOeg:2KClO3 3=2KCl+3O=2KCl+3O2 2（加热，（加热，MnOMnO2 2为催化剂）为催化剂）2、化学平衡及特征、化学平衡及特征化学平衡状态：在一定条件下，可逆反应的正、化学平衡状态：在一定条件下，可逆反应的正、逆反应速率相等的状态逆反应速率相等的状态化学平衡特征：化学平衡特征：a、动态平衡、动态平衡 反应还在进行，只是正、逆反反应还在进行，只是正、逆反应速率相等、浓度不在变化，称为平衡浓度；应速率相等、浓度不在变化，称为平衡浓度；b、有条件的平衡：、有条件的平衡：C、T、P有确定值，只要有确定值，只要有一个被破坏

3、，旧平衡就会打破，产生新平有一个被破坏，旧平衡就会打破，产生新平衡，称为化学平衡移动；衡，称为化学平衡移动；3、化学平衡常数化学平衡常数在一定温度下，任何可逆在一定温度下，任何可逆反应达平衡时各生成物浓度以其计量系数为反应达平衡时各生成物浓度以其计量系数为指数的乘积与各反应物浓度以其计量系数指数的乘积与各反应物浓度以其计量系数 为指数的乘积的比值为一常数，称化学平衡为指数的乘积的比值为一常数，称化学平衡常数。常数。（1）经验平衡常数）经验平衡常数KC、KP （2）标准平衡常数）标准平衡常数K 化学平衡计算时多采用标准平衡常数标准平衡常数;在滴定分析中多采用在滴定分析中多采用经验平衡常数经验平衡

4、常数.分分类类（1）经验平衡常数）经验平衡常数通式通式:aA+bB=dD+eE例如例如 H2(g)+I2(g)=2HI(g)达平衡时达平衡时KC浓度平衡常数浓度平衡常数对气相反应，或可：对气相反应，或可：KP压力平衡常数压力平衡常数 KP=KC(RT)KP、KC一般有单位（当一般有单位（当=0，无量纲）无量纲）（2）标准平衡常数）标准平衡常数K：设反应设反应 aA+bB=dD+eE 在一定温度在一定温度达平衡达平衡时时，反应物的活度以方程式中化学计量数为乘，反应物的活度以方程式中化学计量数为乘幂的乘积，除以反应物的活度以方程式中化幂的乘积，除以反应物的活度以方程式中化学计量数的绝对值为乘幂的乘

5、积等于一常数。学计量数的绝对值为乘幂的乘积等于一常数。活度活度近似看作有效浓度近似看作有效浓度4、化学反应等温方程式、化学反应等温方程式(K K与与rGrG之间的关系之间的关系)目的：求非标准态目的：求非标准态rGrG、判断方向、判断方向任一态任一态:rG=rG:rG=rG+RTlnQ+RTlnQ任一反应任一反应:aA+bB=dD+eEQ:为非标准态时某一时刻的活度商平衡态时:rG=0,rG=0,此时此时Q Q 为一常数称为为一常数称为标准标准平衡常数平衡常数(用用K 表示表示)rGrG =-2.303RT lgK2.303RT lgK(K(K、Q Q关系：关系：K K是是Q Q的特例，体系平

6、衡状态时的特例，体系平衡状态时 Q=KQ=K ，未达到平衡时用未达到平衡时用Q)Q)反反应方方向判据向判据：标态下下：用用rGrG判断判断 非非标态下下：（1 1）用用rGrG判断判断（2 2）根据）根据Q/KQ/K判断判断rG0 rG0 QKQ0 QKrG0 QK 逆向自发逆向自发讨论讨论:标准平衡常数的表达式标准平衡常数的表达式任一反应任一反应:aA+bB=dD+eEA、若均为溶液：、若均为溶液：理想溶液（或浓度稀的真实溶液）的活度理想溶液（或浓度稀的真实溶液）的活度是溶液浓度与标准浓度的比值。是溶液浓度与标准浓度的比值。=c/c 平衡时的相对浓度（无量纲）；平衡时的相对浓度（无量纲）；故

7、故K 无量纲；无量纲；B、若均为气相：、若均为气相：=p/p （活度）（活度）平衡时的相对分压（无量纲）平衡时的相对分压（无量纲）理想气体（或低压下的真实气体）的活理想气体（或低压下的真实气体）的活度为气体的分压与标准压力的比值度为气体的分压与标准压力的比值C、复相反应：CaCO3(S)+2H+(aq)=Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I)纯固体、纯液体在平衡常数表达式中不纯固体、纯液体在平衡常数表达式中不写出。写出。(4)K 可由实验测出，也可由实验测出，也可由热力学计算可由热力学计算；rGrG =-2.303RT lgK2.303RT lgK K 越大、越大、反应进行的越完全反应进

8、行的越完全K 与与反应本性及反应本性及T有关，与有关，与C、P无关无关 (5)平衡常数表达式要与方程式相对应。同一平衡常数表达式要与方程式相对应。同一反应：反应：若若1式式 2=2式，（式，（K 1）2=K 2 2 K 1若若1式式、2式可逆，式可逆，K 1=1/K 2（K 1 -K 2）例例1 H2(g)+I2(g)=2HI(g)(1)1/2 H2(g)+1/2I2(g)=HI(g)(2)(2)式 2=(1)式式例2：平衡反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)的K=反应的K与rG的关系式rG=。（6）多重平衡规则：对二个（或多个）多重平衡规则：对二个（或多个）反应反应 若若1式式+2式式

9、=3式，式，K 3=K 1 K 2 K 1+K 2 若若1式式-2式式=3式，式，K 3=K 1/K 2 K 1-K 2 反应反应相同相同T、且状态一致方可用、且状态一致方可用用途：由已知用途：由已知反应反应K 经加减组合求未知经加减组合求未知反应反应K 例1:一定温度下，某化学反应的平衡常数 A.由反应式决定 B.由起始浓度而定 C.随平衡浓度而定 D.随平衡压力而变例2某温度时，反应1/3BA1/3A2B的平衡常数K 102,则在此温度下，反应A2B3A+B的平衡常数为 A.104 B.106 C.10-4 D.10-63.2 化学平衡的移动化学平衡的移动 因条件改变从旧的平衡状态转变为新

10、的因条件改变从旧的平衡状态转变为新的平衡状态的过程称为化学平衡的移动平衡状态的过程称为化学平衡的移动 平衡移动的总规律：平衡移动的总规律：假如改变平衡体系的条件之一（假如改变平衡体系的条件之一（C、P、T），平衡就向减弱这种改变的方），平衡就向减弱这种改变的方向移动向移动.平衡移动平衡移动方向判据方向判据：（1）用）用rG判断判断（2）根据）根据Q/K判断判断rG=rG+RTlnQ=-RTlnK+RTlnQ=RTlnQ/K rG0 Q0 QK 逆向自发逆向自发(进行进行)（一）浓度对化学平衡移动的影响：化学平衡移（一）浓度对化学平衡移动的影响：化学平衡移动的方向就是反应自发进行的方向，由动的方

11、向就是反应自发进行的方向，由rGrG决决定，可根据定，可根据Q/KQ/K判断判断。在恒温下增加反应物的浓度或减小生成物在恒温下增加反应物的浓度或减小生成物的浓度的浓度,平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动;相反相反,减小反应减小反应物浓度或增大生成物浓度物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移平衡向逆反应方向移动动.对反应对反应 aA+bB=dD+eE 在一定温度达平衡时：在一定温度达平衡时：Q=K；若改；若改变平衡体系某物浓度，变平衡体系某物浓度，平衡将移动，则平衡将移动，则Q K，（1）若）若C反反增或增或 C产产减，减，Q将减，将减，QKQK rG0rGKQK，rG0 rG0 反应

12、向反应向逆向逆向进行至达新的平衡；进行至达新的平衡；（二）压力对化学平衡移动的影响：（二）压力对化学平衡移动的影响：固、液相反应受固、液相反应受P影响小；主要讨论气相反应。影响小；主要讨论气相反应。总压总压P P增加（减小），平衡将向增加（减小），平衡将向 n 减小（增减小（增大）的方向大）的方向移动；但总压移动；但总压P P变化对变化对 n=0的反的反应无影响。应无影响。对气相反应对气相反应 aA+bB=dD+eE 达平衡时达平衡时 Q=K（1）总压力）总压力P增增X倍：倍：相应各物质的分压相应各物质的分压Pi将将同时增同时增X倍（倍（Pi=PXi）则：）则：因因 n=(d+e)(a+b)不

13、同，有不同，有3种情况：种情况：n 00，X X n 11，QKQK ，rGm,rGm,T T0 0 逆向移动逆向移动 n 0 0，X X n 1 1，QKQK，rGm,rGm,T T0 0,0,Y-n 1 1，QKQK，正向移动正向移动 n 0,0,正向移动正向移动 ；n 00，逆向移动；，逆向移动；n 00，正向移动，正向移动 n 00，升温，升温，K K2 2 K K1 1右移，右移，降温，降温，K K2 2 K K1 1左移，左移，放热反应，放热反应，rHmrHm K K1 1右移，右移，升升温，温，K K2 2 K K1 1左移左移回目录（四）催化剂对化学平衡移动的（四）催化剂对化学

14、平衡移动的影响：影响：是动力学问题对是动力学问题对rGrG无影响无影响，不影响化，不影响化学平衡，只是缩短了化学平衡实现的时学平衡，只是缩短了化学平衡实现的时间。间。复习思考题1、反应CaCO3(S)+2H+(aq)=Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(I)的标准平衡常数表达式为K =-，反应K 与rG 的关系式rG =2、化学反应的 ，反应速率愈大。A.H越小 B.活化能越小 C.G越小3、下列说法是否正确：（1）质量作用定律适用于任何化学反应；（2）反应速度常数取决于反应温度，与反应物、生成物的浓度无关；（3）反应活化能越大，反应速率也越大；4、一定温度下，某化学反应的平衡常数 A.由反应式决定 B.由起始浓度而定 C.随平衡浓度而定 D.随平衡压力而变、某温度时，反应1/2BA1/2A2B的平衡常数K10,则在此温度下，反应A2B2A+B的平衡常数为 A.104 B.100 C.10-4 D.10-、2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)rH=114.4kJmol-1,则在其它条件不变情况下，升高温度或增大容器体积会导致HCl的物质的量如何改变。