基础化学-06章_化学平衡
最新《大学化学教学课件》化学平衡PPT课件
平衡时，它们之间数值上的关系(guān xì)定义 为标准平衡常数K 。
第九页，共23页。
1. 气相反应的K a A(g) + b B(g)
gG(g) + dD(g)
(pG / p )g ·(pD/ p )d K=
(pA/ p )a ·(pB/ p )b
K ： (1) 无量纲
平衡时：气态(qìtài)物质的分压为px
Kc为浓度平衡常数；单位： (mol·L-1) B
B = (g + d) – (a+b)
第四页，共23页。
B = 0 时，Kc无量(wúliàng)纲， B 0 时，Kc有量纲，
2． 对于气相中的反应 aA + bB
gG + dD
① 压力平衡常数
Kp = pG、pD、pA、pB ： 分别代表了气态物质A、B、G、D平衡时的分压
第十一页，共23页。
3. 对于(duìyú)复相反应
Zn (S) + 2H+ (aq)
H2 (g) + Zn2+ (aq)
(p(H2)/ p )([Zn2+]/ c )
K
=
([H+]/ c )2
第十二页，共23页。
5.相对平衡常数的几点说明(shuōmíng)
：
①平衡常数表达式需与反应方程式相
对应
N2O4 (g)
K2
2NO (g) +O2(g)
N2O4 (g) K = K1 K2
第十五页，共23页。
例2:
C (s) + CO2(g)
2CO(g)
K
C (s) + H2O (g)
CO (g) + H2 (g) K1
化学平衡 (2)
龙文教育一对一个性化辅导教案化学平衡2一、教学衔接 二、教学过程知识点1反应热的计算1.内容：不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是的。
或者说，化学反应的反应热只与反应体系的和有关，而与反应的无关。
如物质A 变成C ，有下列两种途径：则有ΔH 1＝。
2．解释：能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。
3．应用：对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定这些反应的反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。
应用盖斯定律设计反应过程的要点(1)当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH 也相应乘以或除以某数。
(2)当热化学方程式进行加减运算时，ΔH 也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH 看做一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH 看做一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。
(5)当涉及的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
例1由金红石(TiO 2)制取单质Ti ，涉及到的步骤为：TiO 2TiCl 4−−−−→−ArC /800/0镁Ti 已知：① C (s )＋O 2(g )＝CO 2(g )； ∆H ＝-393.5 kJ ·mol -1② 2CO (g )＋O 2(g )＝2CO 2(g )； ∆H ＝-566 kJ ·mol -1③ TiO 2(s )＋2Cl 2(g )＝TiCl 4(s )＋O 2(g )； ∆H ＝+141 kJ ·mol -1则TiO 2(s )＋2Cl 2(g )＋2C (s )＝TiCl 4(s )＋2CO (g )的∆H ＝。
例2已知：①CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 1；②2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 2；③2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 3。
化学热力学基础及化学平衡
3.1.7 反应进度
1. 反应进度 ：描述反应 aA bB yY zZ
进行程度的物理量。
0 BB
B
B —物质B的化学计量数,可以是整数或分数，
及正值与负值。
νA=-a， νB=-b， νY= y， νZ= z 。
反应进度：单位是mol
nB nB( ) nB(0)
因气体的体积变化很大，体积功主要研究气体作的
体积功。若在定压过程：p始 = p终 = p环
体积功 W = -p ·ΔV=-ΔnRT
Δn：反应前后气体物质的量变化值
掌握
体积功：
W Fex l pex A l
pex V2 V1
pex V
V1
pex A:活塞面积
C2H4(g)+H2(g)→C2H6(g)
解: Q = -68.49kJ 2 = -136.98kJ
Δn=n(C2H6)-[n(C2H4)+n(H2)]=-1mol
W=-PΔV=-ΔnRT= -(-1) 298 8.314 = 2477.6J =2.48kJ
ΔU = Q + W = -136.98 + 2.48 = -134.50kJ
20
在一定条件下，化学反应 0 BB
B
反应的摩尔热力学能变rUm
rU m
U ξ
BU
n
反应的摩尔焓变 rHm
rHm
H ξ
BH
n
21
3.2 化学反应的反应热
3.2.1 热力学第一定律
定义：自然界的一切物质都具有能量；能量有各种不 同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式；在转 化过程中，能量不生不灭，总值不变”。能量守恒与 转化定律应用于热力学系统，就称为热力学第一定律。
化学平衡常数基础知识讲义
化学平衡二教学目标1. 知道化学平衡常数的含义；2. 能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做岀判断；3. 能利用化学平衡常数用三段式计算反应物的转化率；教学重点、难点教学重点：平衡常数的应用 教学难点：平衡常数的理解 知识点详解：知识点一化学平衡常数的含义及表达式1 •含义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时， 生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号“ K'表示。
2.对于一般的可逆反应： nA(g) + n B(g) =p C(g) + q D(g)，当在一定温度下达到化学平cp C • cq D衡状态时，平衡常数的表达式为：K = cm A • cn B 。
例1.对于3Fe + 4fO(g)^高』FesC4 + 4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )知识点二意义(1) K 值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大：反之进行的程度就 越小，转化率就越小。
(2) K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
例2 .关于化学平衡常数的叙述，正确的是 ( )A. 只与化学反应方程式本身和温度有关B. 只与反应的温度有关C. 与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响Fe3O4 • c H2 Fe~~•c__H2Oc4 C K =恳 H2OH2c Fe3O4 • c4 H2K= ~c__Fe ^c4__H2O c4 H2 K= c4 H2OD. 只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数例3.在密闭容器中进行下列反应c(s) CO2(g) —- 2C0(g) ；H 0达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：(1)增加少量碳，平衡_________________ ，c(CO) ___________ ；(2)____________________________________________________ 减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡______________________________________________________________ ，c(CO2) _______ ，K ______(3)通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡________________ ，c(C02)_____ ，K ____(4)____________________________________________________ 保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡______________________________________________________________ ，c(CO) _______ ，K ______ 迁移1•在某温度下，将H2和12各O.IOmol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2) 0.0080mol / L。
化学平衡完整课件
2、可逆反应H2O(g)＋C(s) CO(g)＋H2(g) 在一定条件下达平衡状态，改变下列条件， 能否引起平衡移动？CO浓度有何变化? ①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳
③增加H2浓度 ① ③
3、浓度对化学平衡移动的几个注意点
① 改变固态和纯液态物质的量并不影响V正、V逆的 大小，所以化学平衡不移动。
原因分析: •增加反应物的浓度, V正 > V逆，
平衡向正反应方向移动； 速率-时间关系图：
V
增
大
V,(正)
反
V(正)
应
V,(逆)
物
浓
V(逆)
度
0
t1
t
讨论:
当减小反应物的浓度时, 化学平衡将怎 样移动?并画出速率-时间关系图．
减V
小
反
V(正)
应
物
V，(逆）
浓
V(逆)
度
V，(正)
0
t1
t
一、浓度对化学平衡的影响：
速率-时间关系图：
V’正= V’逆
增大压强,正逆反应速 率均增大，但增大倍数 一样， V’正= V’逆，平衡 不移动。
0
t2
T(s)
练习
1.下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是 否移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是 什么?
① 2NO(g) + O2(g)
2NO2 (g)
② CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g)
课堂练习
❖ 已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件
使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关
叙述正确的是
B
❖ ① 生成物的百分含量一定增加② 生成物的产
化学反应速率化学平衡
化学反应速率 化学平衡考点1 化学反应速率及影响因素 一、知识梳理 1．意义： ，常根据反应物消耗或生成物产生的快慢来粗略比较反应速率的大小。
2.符号 计算公式 单位 3．影响因素(1)内因(主要因素)： 。
(2)外因①浓度：浓度对有气体参加的反应或溶液中发生的反应速率产生影响，在其他条件不变时，增大反应物浓度，可增大反应速率。
②压强：只影响有气体参加的化学反应速率，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，反应速率加快，当改变容器内压强而有关反应的气体浓度无变化时，反应速率不变。
③温度：对任何反应的速率都有影响，一般温度每升高10 ℃，反应速率增大2～4倍。
④催化剂：具有选择性，即它对某一反应或某种反应起催化作用，催化剂参与反应过程，但反应前后质量与化学性质不变。
⑤其他因素：光、颗粒大小、溶剂等。
二、典例分析 例1．在容积为1.00 L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4(g) 2NO 2(g)，在0～60 s 时间段，N 2O 4 的浓度由 0.100 mol ·L －1 变为 0.040 mol ·L －1，反应速率v (N 2O 4)为____________mol ·L －1·s －1。
特别提醒（1）化反应过程的实质：①反应物分子之间发生碰撞是化反应发生的先决条件。
②能发生反应的碰撞叫有效碰撞。
③能发生有效碰撞的能量较高的分子叫活化分子。
④只有活化分子之间采取合适的取向的碰撞才是有效碰撞。
（2）在同一反应中，影响反应速率的因素是外因，即外界条件，主要有温度、浓度、压强、催化剂等。
（还有像反应颗粒（固体）的大小、光、波等对化反应速率也有影响）浓度、压强、温度、催化剂的变化与活化分子的分数、有效碰撞次数及反应速率的关系。
温度、催化剂增加活化分子百分数；压强、浓度增加单位体积内活化分子数目。
考点2 化学反应速率计算 一、知识梳理化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
化学平衡
针对下列两类反应填下表(填序号)： I 类反应 II 类反应
2NO2
N2O4
H2＋Br2(g)
2HBr
①③④⑤⑥⑦⑧ _______________
①⑥⑦ _________
①②④⑥⑦⑧ ______________
①⑥⑦ __________
最关键的是，原来变化的因素不再变化了，这样就可以判 断达到平衡状态。
用建立平衡的过程来提纯一些物质，也就是该可逆反应处在建 立平衡的过程中。抓住这两点，那么问题就好回答了。A，建立
平衡过程中一些物质的物质的量是要变化的；I2循环使用，就
像搬运工一样把 TaS2从高温区转移到低温区。 答案：C
1．(双选)碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量 碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s) ＋ I2(g) T1 ) ΔH＜0 (温度 T1＜T2)。下列说法正确的是 ( WI2(g) T2 A．灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的 WI2 (g)会分解出 W 重新沉积到灯丝上 B．灯丝附近温度越高，WI2(g)的转化率越低 c(W)· 2) c(I C．该反应的平衡常数表达式是 K＝ c(WI ) 2
正、逆 反应速 率的关 系
压强
m＋n≠p＋q，总压一定（其他条件一定） m＋n＝p＋q，总压一定（其他条件一定）
平衡 不一定
混合气 体的平 均相对 分子质 量(M) 温度 体系密 度 其他
若 m＋n≠p＋q，M一定时， 若m＋n＝p＋q，M 一定时， 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系 温度一定 密度一定 体系的颜色不再变化
（一）可逆反应 在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反 应方向进行的反应。大多数反应都具有一定的可逆性。 中学只强调弱电解质的电离、盐水解、酯化、合成氨、 SO2氧化、NO2（N2O4）平衡体系、HI及特别指出的可逆反 应存在。 (二)可逆反应的特点： 1.反应物的转化率<100%。
化学人教版(2019)必修第二册6.2.3化学平衡状态(共33张ppt)
任 务 02
2.1 化学平衡的建立
高温高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
反应刚开始时：
速
率 v
v正
v逆
0
反应过程中：
v正 = v逆
化学平衡状态
t1
时间t
反应物浓度—最—大——，正反应速率—最—大—— ， 反应物浓度—逐—渐—减——小—，正反应速率—逐—渐—减——小，
生成物浓度为—0——，逆反应速率为—0—。 生成物浓度—逐—渐—增——大—，逆反应速率—逐—渐—增— 大
2.建立个性与共性、对立与统一的科学辩证观。
教学引入：高炉炼铁尾气之谜
教学引入：高炉炼铁尾气之谜
增加炼铁高炉的高度，不能改变高
炉尾气中CO的比例，原因是：
C+CO2
2CO是一个可逆反应，不
能完全进行，存在一定的反应限度。在
高炉中Fe2O3与CO的反应也不能全部转 化为Fe和CO2。
任 务 01
×100%
课堂检测
2.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：
高温高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。
下列叙述中正确的是( B )
A.c点处正反应速率和逆反应速率相等 B.a点的正反应速率比b点的大 C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 D.在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
课堂检测
3.一定条件下，对于可逆反应
N2 + 3H2
高温高压 催化剂
2NH3
，表示正、逆
反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态
《化学平衡教学》课件
在制药、石油化工、冶金等领域，化学平衡的计 03 算和分析对于工艺流程的优化和改进具有重要意
义。
环境保护中的应用
01 化学平衡在环境保护中发挥着重要作用，如大气 中温室气体的平衡、水体中污染物的平衡等。
02 通过研究污染物在环境中的化学反应和迁移转化 规律，可以预测和控制环境污染，制定有效的治 理措施。
THANKS
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化学平衡的计算方法
平衡图解法
通过作图和观察图像，利用平衡 常数和温度的关系，求出平衡常
数和温度的关系。
代数法
通过建立化学平衡的代数方程组 ，求解未知数。
微分法
利用化学反应速率和浓度的关系 ，建立微分方程，求解未知数。
04
化学平衡的应用
工业生产中的应用
化学平衡在工业生产中有着广泛的应用，如化学 01 反应器的设计和优化、催化剂的选择和制备等。
的结构和功能研究等。
05
化学平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验探究化学平衡的原理，加深对化学平衡概念的 理解。
实验原理
化学平衡是指在一定条件下，可逆反应的正逆反应速率 相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。实验 将通过具体反应来展示化学平衡的形成和特点。
实验步骤与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、搅拌器、可逆反应的试剂等。
《化学平衡教学》 ppt课件
目录
• 化学平衡的基本概念 • 化学平衡的原理 • 化学平衡的计算 • 化学平衡的应用 • 化学平衡的实验研究
01
化学平衡的基本概念
平衡的定义
大学基础化学课件之化学平衡
VS
讨论
根据实验结果，讨论影响化学平衡的因素 ，如温度、压力、浓度等。同时，可以结 合实际应用，探讨化学平衡在工业生产、 环境保护等领域中的应用。
05
化学平衡的习题与解答
习题一：计算平衡常数
总结词
掌握平衡常数的计算方法
详细描述
平衡常数是化学平衡的重要参数，通过计算平衡常数可以判断反应是否达到平衡状态以 及平衡的移动方向。在计算平衡常数时，需要用到反应物和产物的浓度或分压，以及反
数。
判断反应方向
通过比较反应在不同温度下的 平衡常数，可以判断反应在不 同温度下的进行方向。
计算反应的平衡组成
根据平衡常数和各物质的浓度 ，可以计算出反应达到平衡时 各物质的浓度或分压。
比较反应的进行程度
平衡常数的大小可以反映反应 进行的程度，K值越大，反应进
行的程度越大。
02
化学平衡的移动
浓度对化学平衡的影响
环境保护中的化学平衡
环境保护是当今社会面临的重要问题之一，而化学平衡在环境保护中也有着不可忽视的作用。例如，水体中的化学平衡可以 通过影响水体的pH值、溶解氧等参数来影响水生生物的生存和水资源的利用；大气中的化学平衡可以通过影响空气质量、气 候变化等来影响人类和地球的命运。
通过了解和掌握化学平衡的原理和规律，可以更好地制定环境保护政策和措施，如水处理技术、大气污染控制技术等，从而 保护环境、维护生态平衡。
详细描述
对于气体参与的反应，压力的变化会影响气体的浓度，进而影响化学平衡。增加 压力会使平衡向气体体积减小的方向移动，减少压力则会使平衡向气体体积增大 的方向移动。
温度对化学平衡的影响
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理想气体的化学势：
B
* RT ln B
p B
po
应用分压定律
B
* B
RT
ln
px B po
非理想气体(f为逸度)：
B
* B
RT
ln
f B
po
Physical Chemistry
ChemHome
平衡常数和等温方程
根据
r
Gm
B
B
B
o B
B
RT
ln
B
B
dG
B
B
d
(6.4)
B
或
G
T
,p
B
B
B
r
Gm
(6.5)
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
这两个公式适用条件：
保持B不 变的理解？
（1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应； （2）反应过程中，各物质的化学势B保持不变。
B
f B
po
如令
:
B
o B
r
Go m
B
对于任意化学反应: dD eE... gG hH ...
g
h
r Gm
r
Go m
RT ln
f G
po
Байду номын сангаас
d
f H
po
e
f D
po
f E
po
Physical Chemistry
ChemHome
可见在恒温恒压下：
Ko p
Qp，
则r Gm
0，
反应可向右自发进行；
Ko p
Qp，
则r Gm
0，
表示系统已处于平衡状态；
Ko p
Qp，
则r Gm
0，
反应不能向右自发进行；
Physical Chemistry
ChemHome
溶液中反应的平衡常数
对于非理想液态混合物
B
dG
SdT
Vdp
B
dnB
B
(6.1a) (6.1b)
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
对有化学反应的系统，引入反应进度的概念，则
dU TdS pdV B B d B
dG
SdT
Vdp
B
B
d
B
在等温等压下，
(6.3a) (6.3b)
化学反应的平衡条件
未混合时 G~nD线性变
化
Physical Chemistry
混合后的变 化曲线
ChemHome
化学反应的平衡条件
化学反应的亲和势
1922年德 唐德提出 该概念
def G
A
T , p
A
r
Gm
B
B
B
说明： (1)其值取决于系统的始终态，与变化的途径无关； (2)与系统的大小数量无关； (3)仅与系统中各物质的强度性质有关。
) T
,p
0
反应自发地向左进行
(
r
G
m
) T
,
p
0
反应达到平衡
问题：为什么反应通常不能进行到底呢？
理想气体反应: D E 2F
起始
物质
的
量:
n0 D
,
n0 E
,
n0 F
反应过程中的量: nD , nE , nF
此时系统的自由能为
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
因此用
G
T
,
p
;
B
B
;
B
( r
Gm
)T
,
p
判断反应的方向都是等效的.
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
(
r
G
m
) T
,
p
0
反应自发地向右进行
(
r
G
m
ChemHome
g
h
令Qf
f G
po
d
f D
po
f H
po
e
f E
po
得:
r
Gm
r
Go m
RT
ln
Qf
化学反应 等温方程
等温方程式的作用:
*
通过
r
Go m
和Q
f
来判断反应的方向;
*由此式得到平衡常数的表达式.
Physical Chemistry
(T
,
p,
xB)
B
*
(T
,
p)
RT
ln
aB
定义
:
a B B
d ef
Ka
B
Go rm
(T
)
RT
ln
K
a
Physical Chemistry
ChemHome
6.3平衡常数的表达式
对于理想气体反应达到平衡时，有
ChemHome
平衡常数和等温方程
当体系达到平衡，rGm=0 ，则
g
h
Go rm
RT ln
f G
po
e
d
f D
po
e
f H
po
f E
po
e
e
e
RT
ln
Qe f
Qfe 称平衡时的逸度商。 定温下，标准吉布斯函数变为定值。
G
nB
B
B
(nD
o D
nE
o E
nF
o F
)
(nD
nE
nF
)RT
ln
p
po
RT(nD ln xD nE ln xE nF ln xF )
混合Gibbs自由能，其值小于0。
反应前单
独存在的 Gibbs自
由能
Physical Chemistry
ChemHome
Physical Chemistry
ChemHome
化学反应的平衡条件
对于一般化学反应，在等温等压下反应方 向的判据为：
A>0 反应正向自动进行 A<0 反应逆向自动进行 A=0 反应达平衡或可逆过程
Physical Chemistry
ChemHome 6.2化学反应的平衡常数和等温方程
气相反应的平衡常数——化学反应的等温方程式
Physical Chemistry
ChemHome
平衡常数和等温方程
定义：热力 学平衡常数
代入等温式
g
h
Ko f
f G
po
e
d
f H
po
e
...
e
f D
po
e
f E
po
e
...
#
K
o f
的量纲为一;
#
K
o f
只是温度的函数。
r
Gm
RT
ln
Ko f
RT
ln
Qf
Physical Chemistry
ChemHome
平衡常数和等温方程
对于理想气体混合物系统 :
Q f
Q
p
;
K
o f
K
o p
,
又可得 :
r
Gm
RT
ln
Ko p
RT
ln
Q p
这是化学等温方程的另一种表达式。
Physical Chemistry
ChemHome
物理化学电子教案—第六章
Chemical Equilibrium
Physical Chemistry
ChemHome
6.1
化学反应的平衡条件——反应进度和
化学反应的亲和势
化学反应的平衡条件和反应进度的关系
对任意的封闭系统，当系统有微小变化时
dU TdS pdV B dnB B