4普通化学 课件 中国农业大学

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3.2.2 等温方程式的应用 (application of isothermal equation )
rGm (T) = rGm (T) + RT lnQ lnQ = - RT lnK + RT lnQ lnK lnQ = RT ln (Q/ K ) 故 : 1, Q > K 2, Q < K 3, Q = K rGm (T) > 0 反应逆向自发; 反应逆向自发; rGm (T) < 0 反应正向自发; 反应正向自发; rGm (T) = 0 反应处于平衡状态. 反应处于平衡状态.
Equilibrium system
)
K1 = K 2 K 3
θ
θ
θ
K1 K2 = θ K3
θ
θ
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学习多重平衡时注意: 学习多重平衡时注意:
如果反应方程式在加减过程中, 有系数变动, ① 如果反应方程式在加减过程中 , 有系数变动 , 有方次改动. 则对应的K 有方次改动. 如: ①Mg(OH)2=Mg2+ + 2OH②NH3+H2O=NH4+ + OH由三个反应的关系可知: 由三个反0-12 × K2 =1. 8×10-5 ×
K =
θ
θ
p(CO 2 )
pθ
p(CO 2 ) = K θ pθ = 2.89 ×10 4 (kPa ) ∴ 平衡时CO 2分压为2.89 ×10 4 kPa, 为使Ag 2 CO3不分解, CO2的压力分数不得低于2.89 ×106
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r Gm ( 298)的计算 rGm (298) = RT ln K
3
3.1 化学平衡及标准平衡
Equilibrium and standard equilibrium constant
3.1.1平衡状态( Equilibrium state) 平衡状态( 平衡状态 )
化学平衡状态是化学反应在一定条件下所能达 到的最大限度的状态 . 化学平衡的特征: 化学平衡的特征: ①热力学特征:ΔG=0(从ΔG<0 →Δ →ΔG=0) 热力学特征: ( ) ②动力学特征:V正=V逆(动态平衡) 动态平衡) 动力学特征: ③各物质量关系:各物质的相对量不再改变, 各物质量关系:各物质的相对量不再改变, 化学反应宏观停止. 化学反应宏观停止.
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3.1. 3,平衡常数的物理意义 ,
(1)K 是反应的特性常数,仅与温度有关. K (T) ) 是反应的特性常数,仅与温度有关. (2)K 值是反应进行程度的标志. ) 值是反应进行程度的标志. K 越大,正向反应趋势大, 越大,正向反应趋势大, K 小,正反应进行趋势小. 正反应进行趋势小. 反应正向进行很完全; 一般认为 K >106 反应正向进行很完全; K <10-6 正向几乎不能进行; 正向几乎不能进行; 之间反应方向由体系物质相对量决定. 反应在 K =10-6-106之间反应方向由体系物质相对量决定.
c . 计算 Ag 的转化率 1.6 × 10 α1 = 0.10
3
+
= 16%
18
d. 当c(Fe2+)=0.30molL-1 Ag+的转化率
Fe2+(aq) + Ag+(aq) = Fe3+(aq) +Ag(s)
开始c/molL-1 0.300 1.00×10-2 1.00×10-3 开始 × × 变化c/molL-1 -x -x x 变化
K
(T ) =
{ p(D ) {c ( A )
pθ cθ
}d
}a
Q与K 状态? 状态?
{pD/ p }相对分压 相对分压
pD为气体的平衡分压,p =100kPa 为气体的平衡分压, 固体, 固体,液体 不写在表达式中 溶液中的反应, 溶液中的反应,溶剂不写在表达式
c(A)为物质的平衡浓度,c =1.0mol.L-1 {c(A)/ c }相对浓度 为物质的平衡浓度, 相对浓度 为物质的平衡浓度
1 2
p( H 2 ) Pθ
3 2
K 1 = (K2 )2 (K 若反应( ) =反应( ), ),则 (K 若反应(1)×n=反应(2),则 K2 = (K1 )n
逆反应的标准平衡常数之间关系?? (5)正,逆反应的标准平衡常数之间关系?? )
互为倒数
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平衡状态和标准状态是否一样? 平衡状态和标准状态是否一样?
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3+
θ
b.计算平衡浓度
Fe2+(aq) + Ag+(aq) = Fe3+(aq) +Ag(s)
开始c/molL-1 0.10 变化c/molL-1 -x
1.0×10-2 1.0×10-3 -x x
平衡c / molL-1 0.10-x 1.0×10-2-x 1.0×10-3+x
K
θ
c (Fe 3 + ) / c θ = { c (Fe 3 + ) / c θ }{ c(Ag
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练习 1已知下列反应的平衡常数 , 计算 已知下列反应的平衡常数, 已知下列反应的平衡常数 计算MnS 是否溶于强酸? 是否溶于强酸?
MnS(s) = Mn
+ 2+
+S
2
K 1 = 2.0 × 10 13
θ
H 2 S = 2H + S
2
K 2 = 9.0 × 10
θ
+ θ
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2:已知: :已知:
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3.2 Vant Hoff 等温方程式
Vant Hoff isothermal equation
3.2.1 Vant Hoff等温方程式 等温方程式 rGm (T) = rGm (T) + RT lnQ
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如反应达到平衡
rGm(T) = 0
- rGm (T) = RT lnQ lnQ K (T) = Q ln K (T) = - rGm (T)/RT 平衡常数的热力学定义式
+
) / cθ }
1 . 0 × 10 3 + x = = 3 .2 2 ( 0 . 10 x ) × ( 1 . 0 × 10 x) x = 1.6 × 10
-3
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c(Ag+) = 8.4 ×10-3molL-1 c(Fe2+) = 9.84×10-2 molL -1 c(Fe3+) = 2.6 ×10-3molL-1
复习
写出下列反应商的表达式 (1)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ) (2) Br2(l)=Br2(g) (3)Cr2O72-+H2O = 2CrO42- + 2H+ (4)AgCl(s)+2NH3(aq)=Ag(NH3)2++Cl-(aq) )
1
3 化学平衡
Chemical Equilibrium
α2
4 .3 × 10 - 3 = = 43 % 19 -2 1.0 × 10
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3.3 多重平衡系统 (multiple
多重平衡原则 内容:若某个反应是其它几个反应的和(或差) 内容 : 若某个反应是其它几个反应的和(或差 ) 则该反应的标准平衡常数是其它几个反应标准 平衡常数的积(或商) 平衡常数的积(或商) 反应( ) 反应 反应( ) 若:反应(1)=反应(2)+反应(3) 则: 反应( ) 反应
③Mg(OH)2+2NH4+=Mg2++2NH3+2H2O K3 = ?
∴K 3 = ( K 1 )
θ
θ
5.61 × 10 2 = 1.73 × 10 θ 2 = 5 2 {K 2 } (1.8 × 10 )
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②多重平衡常数K 表示总反应进行 的趋势大小, 的趋势大小, K 大,反应进行的趋 势大, 反应进行的趋势小. 势大, K 小,反应进行的趋势小. ③一个物质同时在几个衡关系式中 出现,它的浓度(分压) 出现,它的浓度(分压)只有一个 值,并且满足各个平衡式及总平衡 式
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解 : r Gm (298) = f Gm (Ag2O) + f Gm (CO2 ) r Gm (Ag2CO3 ) = 31.6kJ mol1
θ
θ
θ
θ
r Gm ( 298) = RT ln K θ 31.6 × 10 3 J mol 1 = 8.314J mol 1 .K 1 × 298K ln K θ K θ = 2.89 × 10 6
θ
θ
θ
K θ ( 298 ) =
p ( CO 2 )
pθ
分压定律
等温方程式的应用 K ,Q比较? 比较?
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例题 25℃时, Fe2+(aq)+ Ag+(aq) =Fe3+(aq) +Ag(s) 25℃ 的K = 3.2.进行下列计算. 3.2.进行下列计算. 进行下列计算
a. c(Ag+) = 1.0 ×10-2mol L-1, c(Fe2+) = 0.10 mol L-1, c(Fe3+) = 1.0 ×10-3 mol L-1时反应向哪一方向进行? 时反应向哪一方向进行? b.平衡时, Ag+ , Fe2+, Fe3+的浓度各为多少? b.平衡时 平衡时, 的浓度各为多少? c. Ag+ 的转化率为多少? 的转化率为多少? d. 如果保持Ag+ , Fe3+ 的初始浓度不变, 使c(Fe2+) 增大 如果保持Ag 的初始浓度不变, 至0.30 mol L-1, 求Ag+ 的转化率. 的转化率.