第6章化学平衡常数

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第6章化学平衡常数

第6章化学平衡常数

气: CO2 + H2 → CO + H2O 两个反应合写为: 例如 2: Ag+ + CO + H 2O ⇌ CO2 + H2 ⑵ ⑴
Cl- ⇌ AgCl↓
一般常把按反应方程式从左向右进行的反应叫正反应;从右向左进行的反 应叫逆反应。二者合起来叫可逆反应:在一定条件下,既能向正反应方向进行又 能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。 几乎所有的反应都是可逆的。不可逆反应的例子非常少,如: 2KClO3 ⇌ 2KCl + 3O2 ↑
t/s
图 2-3、 浓度改变平衡移动时浓度变化曲线
t/s
图 2-4、 平衡移动时速度的变化曲线
浓度对化学平衡的影响 对于反应: aA + bB ⇌ dD + eE

Ca2+
+
H 2O
+
CO2↑
Ca P K= H
2
平衡常数 K 既不是 Kc 也不是 Kp。 Kc 与 Kp 的单位分别为 (mol.L-1)
△n
和 atm n、 Pa n。对于 Kc 而言,因为浓度
△ △
的单位通常都是 mol.L-1,故 Kc 的单位常省略。而 Kp ,由于常用的分压的单位有 atm 和 Pa 两种,故 Kp 的单位需要写出。同时,在进行 Kc 与 Kp 的换算时,应注意 R 值的数值差异: P 的单位是 atm 时, R=0.0821atm.L.mol-1; P 的单位是 Pa 时, R=8314.3Pa.L.mol-1.K -1。 平衡常数的意义: 1、因为平衡状态为反应进行的最大限度,故 K 值的大小可以衡量反应进行 的程度,并由此估计反应的可行性。K 值越大,产物浓度越大,生成的产物越多, 正反应进行的程度越大。反之亦然。 一般而言, K> 107 可认为逆反应进行的程度太小而忽略, 即近似认为是一个 不可逆反应; 对应的 K< 10-7 可认为正反应进行的程度太小而忽略, 即近似认为是 一个不可逆反应; 只有 107> K> 10-7 时可认为是可逆反应。 对于 K 值太小的反应, 可认为在该条件下正反应不能进行 如: N2 + O2 = 2NO Kc=10-30(常温下 )

第6章 化学平衡常数

第6章 化学平衡常数
MnO2
CO2 + H2 2KCl + 3O2

条件下可逆反应: 2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)
2. 化学平衡: 化学平衡是在一定条件下,可逆反应 正逆反应速率相等时体系的一种状态。
正 逆 0
化学平衡是动态平衡!

H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)

正 逆
系数为幂的连乘积是一个常数。
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p(HI) / p ] K [ p(H 2 ) / p ][ p(I 2 ) / p ]
pӨ为标准压力,1105 Pa或100 kPa
K 称为标准平衡常数
是温度的函数,与浓度、分压无关。
对于溶液中的反应:
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
p(H2)
64.74 65.95 62.02 61.96 0 0
p(I2)
57.78 52.53 62.50 69.49 0 0
p(HI)
0 0 0 0 62.10 26.98
p(H2)
16.88 20.68 13.08 10.64 6.627 2.877
p(I2)
9.914 7.260 13.57 18.17 6.627 2.877
K3Ө = K1Ө K2Ө
6-3 浓度对化学平衡的影响
对于溶液中的化学反应: J = K J < K 平衡 平衡向正向移动
(反应物浓度增大或生成物浓度减小时)
J > K
平衡向逆向移动
(反应物浓度减小或生成物浓度增大时)

第6章 化学平衡常数

第6章 化学平衡常数

5.158kJ/mol,求相应温度下的平衡常数。
由于标准自由能是温度的函数,因而平衡 常数也是温度的函数。温度不同,同一个反应 的平衡常数是不同的。反之,温度不变,平衡 常数不变.
对于气相反应:
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p (HI ) / p ] K [ p ( H 2 ) / p ][ p (I 2 ) / p ]


r Gm T - RT ln
Kθ J
【应用】由Q与Kθ 的相对大小来判断反应进行的方向
J < K 时,反应正向进行, 此时 rG m < 0 ;
J > K 时,反应逆向进行, 此时
J = K 时,反应达到平衡, 此时
rGm > 0 ;
rGm = 0 。
反应商判据:
J<K J=K J>K 反应正向进行; 系统处于平衡状态; 反应逆向进行。
已知SO2和O2的初始浓度分别为0.040mol/L和
0.10mol /L。如达平衡,有80%的SO2转化为SO3,
求平衡时各种气体的浓度及KC。
6-4 压强对化学平衡的影响 分压对平衡的影响: 如果保持温度、体积不变,增大反应物的分 压或减小生成物的分压,使J减小,导致J<K , 平衡向正向移动。反之,减小反应物的分压或增 大生成物的分压,使J增大,导致J> K ,平衡向 逆向移动。
对于溶液中的反应:
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)
4
Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
2 2
[c(Sn /c )][ c(Fe /c )] K 2 3 2 [c(Sn /c )][ c(Fe /c )]

第6章 化学平衡常数[PPT]

第6章 化学平衡常数[PPT]
第6 章 化学平衡常数
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发, 即反应进行的方向,如果某反应朝某一个方向 可进行,该化学反应进行的程度如何,就是化 学平衡的问题,具体说:
电离平衡 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡,这是建立化学平衡的前提presupposition
2 、正、逆反应速度相等 ( 推动力相等 ) 是平衡建立的条件 condition(但反应仍在进行,是动态平衡)。
In the equilibrium state,[i] — equilibrium concentration。 notice:推动力 f + = f - , or υ+=υcondition:T、P等外界因素不变
0
正 逆
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注意:以前用符号“ ”表示反应的可逆性reversibility (forward and reverse reaction)
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4
一般来说,任何反应都有一定的可逆性(热力学上假定 所有的化学反应都是可逆的),但是不同的化学反应可 逆性程度差别很大,比如:
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1
6-1 化学平衡状态

14第6章-化学平衡

14第6章-化学平衡

K

( (
[G ] g C [A] a C
) ( ) (
[H] h C [B] b C
)
)
a A ( g ) + b B ( g ) —— g G ( g ) + h H ( g )
平衡时
K
( p ) ( P )h
a pB b A (p ) ( P ) P
pG
g
pH
对于复相反应,如
r逆
其它条件不变时,增加反应物浓度或减小生成物浓度, 平衡向正反应方向移动;相反。减小反应物浓度或增大生成 物浓度,平衡向逆反应方向移动。
对一般反应: 若在任意状态下 :
aA + bB
dD + eE
e Cd C D E J a Kc b CACB
或:
e pd p D E J a Kp b p ApB
K (

pi
p

) i
i
p2 NH 3
3 p N2 p H 2
(p )2
K (
pi
p
)
p NH3 p N2 p H22
1 2 3
(p )1
⑷. 固体、纯液体的浓度视为常数。
对溶液反应 a A ( aq ) + b B ( aq ) — g G ( aq ) + h H ( aq ) 平衡时 对气相反应
1/2 N2 + 3/2 H2 2NH3
[NH3 ] Kc (mol L)1 3 1 [N2 ] 2 [H 2 ] 2 [N2 ][H2 ]3 2 Kc (mol L) [NH3 ]2
平衡常数的单位是:
KC: (mol· L-1) i KP (atm) i 或 (Pa) i

无机化学第6章化学平衡常数

无机化学第6章化学平衡常数

H2
0.004 0.001 22
CO
0.006
H 2O
0.006
[CO ][H 2O] [CO2 ][H 2 ]
2.3 2.3 2.4 2.1
0.0078 0.0078 0.0069 0.0059 0.0118 0.0118
0.01 0.00 0 1 0 0.02 0.02
0.0041 0.004 1 0.0082 0.008 2
例:已知下列两反应的平衡常数分别为K1, K2 ,
(1) 2H2O(g) (2) 2HCl(g) 2H2(g)+O2(g) K1 H2(g)+Cl2(g) K2
求反应 4HCl(g)+O2(g) 衡常数。
2Cl2(g) +2H2O(g)的平
解: (2)2 4HCl(g) -) (1) 2H2O(g)
例:含有0.100 mo0.01mol/L Fe(NO3)3的溶液,发生 如下反应:Fe2+(aq)+Ag+(aq) Fe3+(aq)+Ag(s) 25℃时的标准平衡常数为2.98
(1)判断此条件下反应向哪一个方向进行. 解: 反应开始时的反应商:
(2)建立新的平衡关系
解:设需从容器中取走H2的浓度为xmol/L 2NH3 N2 +3H2
平衡时浓度/ mol/L:
1.00 0.50 改变浓度量/ mol/L: 0.20 0.20 3 -x 新平衡时浓度/ mol/L:1.20 1.10-x
2 2
0.50 - 0.20 2 0.10
0.50 0.10 3 0.50 1.00 ( 1.10 x )3 1.20 得x 0.94, nH 2 0.94 1.0 0.94mol

第六章 化学平衡常数

第六章 化学平衡常数
共74张 3
化学平衡的特点: 化学平衡的特点:
• (1)恒温、封闭体系是前提。只有在恒温条件 )恒温、封闭体系是前提。 下,封闭体系中进行的可逆反应,才能建立化学 平衡,这是建立平衡的前提。 • (2)自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 )自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 从动力学 动力学上讲就是正逆反应的速率相等 正逆反应的速率相等。 动力学 正逆反应的速率相等 • (3)平衡时各物质的浓度不变(不随时间改变) )平衡时各物质的浓度不变 是建立平衡的标志 标志,平衡是封闭体系中可逆反应 标志 的最大限度。 • (4)化学平衡是相对的,有条件的动态平衡。 )化学平衡是相对的,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,原 有平衡将受到破坏,直到建立新的平衡。 4 共74张
共74张 25
Jc 与 Kc的关系示意图 的关系示意图
共74张
26
例. 反应 CO(g) + H2O(g) —— H2(g) + CO2(g) 在 某温度时, Kc = 9, 求 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02 时, CO 的转化率。
共74张
27
§6-3.化学平衡的移动 - 化学平衡的移动
平衡常数( §6-2.平衡常数(重点) 平衡常数 重点)
• 2-1.经验平衡常数 - 经验平衡常数
共74张
5
• 对于一般可逆反应:aA + bB —— gG + hH 平衡时:
• K 称为经验平衡常数或实验平衡常数。上述的结 经验平衡常数或实验平衡常数。 经验平衡常数或实验平衡常数 果可表述为: • 在一定温度下, 可逆反应达到平衡时, 生成物浓度 系数次幂的连乘积与反应物浓度系数次幂的连乘 积之比是一个常数,这个关系式称为化学平衡定 律,或化学平衡体系中的质量守恒定律。 • 对气相体系,KP 也是一种经验平衡常数, 称为分 压平衡常数。而用浓度表示的经验平衡常数, 则 6 共74张 称为浓度平衡常数 KC 。

第6章 化学平衡

第6章 化学平衡

种物质的量及浓度的关系,以指导工业生产,此即研究
化学平衡的主要目的。
6.1 化学平衡与平衡常数
一、化学反应的可逆性
在一定温度下,一个化学反应既可以按照方程 式从左到右进行,也可以从右到左进行,这就是 化学反应的可逆性。例如
CO(g) + H2O (g) N2O4(g)
CO2(g)+H2(g) 2NO2
K

1 Kp p
Δn
697752.45Pa =6.98 5 110 Pa
6.2 标准平衡常数Kθ与化学反应的 标准自由能变(△rG m)的关系
一、标准平衡常数与化学反应的方向 对于反应:aA + bB gG + hH, 若为液相反应 若为气相反应
Q定义为某时刻反应熵。
2. 若将2个方程式相减, 则:
例. SO2+ ½ O2 = SO3 (1) △G ø1 = -70.9 kJ.mol-1 , K1 ø = 2.8 ×1012 NO2 = NO + ½ O2 (2) △G ø2 = +35.3 kJ.mol-1 , K2 ø = 6.3×10-7 方程(1) + (2) : SO2+ NO2 = NO + SO3 △G ø,K △G ø = △G ø 1 +△G ø2 = -35.6 kJ.mol-1 K ø = K1 ø K2 ø = 1.8 ×106
6.3 化学平衡的移动
条件改变使平衡态变化



浓度 压力 温度
一、浓度对化学平衡的影响
在恒温条件下增加反应物减小生成物浓度, 平衡向正反应方向移动;相反,减小反应物浓 度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动。
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第6 章 化学平衡常数
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发, 即反应进行的方向,如果某反应朝某一个方向 可进行,该化学反应进行的程度如何,就是化 学平衡的问题,具体说:
电离平衡 沉淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
3、平衡状态是可逆反应进行的最大限度limit,此时各物质 的浓度或者分压不再随时间而改,这是建立平衡的标志sign。 4、平衡组成与达到平衡的途径无关 can reach equilibrium state from forward or reverse direction,
5、平衡时无论是正反应还是逆反应仍然在进行,只是进行 的程度相当,致使总反应“停滞”了,所以化学平衡是一 个动态平衡 homeostasis
For example:
c / mol L H 2 (g) I 2 (g) t/s
1
2HI(g)



1 1

mol L s
0
0.0100
0.0100
0
7.60×10-6
0
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20×10-6 2.04×10-7 4850 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 ×10-7 3.43×10-7 反应开始 ,c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0,
0
正 逆
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡,这是建立化学平衡的前提presupposition
2 、正、逆反应速度相等 ( 推动力相等 ) 是平衡建立的条件 condition(但反应仍在进行,是动态平衡)。


较大,


为 0;
反应进行, c(H2),c(I2)减小, 某一时刻,

c(HI)增大, 增大;


=
,系统组成不变,达到平衡状态。




减小,
For example: 将 0.1mol无色的 N2O4 放入 1L密闭容器内,立即出现红 棕色,这是因N2O4→2NO2,当反应进行某个时刻,[N2O4] 不再减少(0.04mol· L-1),[NO2]不再增加(0.02mol· L-1), 显然这是因为同时存在着2NO2→N2O4的反应,这样的反应 就是一个典型的可逆反应,表示为: N2O4(g) 2NO2(g)
室 温
可逆程度大。 H2O(l) 可逆程度小。
对同一反应在不同反应条件下,表现的可逆性也不相同。 有些逆反应的倾向小到几乎不能觉察,从而认为是不可 逆的。
2KClO3(S)
MnO2 Δ
2KCl(S) + 3O2(g)
6-1-2 化学平衡 Chemical equilibrium
一、What is chemical equilibrium
注意:以前用符号“ ”表示反应的可逆性reversibility (forward and reverse reaction)
一般来说,任何反应都有一定的可逆性(热力学上假定 所有的化学反应都是可逆的),但是不同的来自学反应可 逆性程度差别很大,比如:
CO(g) + H2O(g) ====== CO2(g) + H2(g) Ag+ + I- == AgI H2 + 1/2O2
H 2 (g) I 2 (g) 2HI(g)

正 逆

0.02
0.01
▲ 关于平衡的扩展讨论(自学)
1、溶解平衡 2、相平衡
3、对动态平衡的理解 4、非化学的平衡
6-2 平衡常数
Section 2 equilibrium constant
6-2 - 1 化学平衡定律 equilibrium constant expression— law of mass action 一、law of mass action 对可逆反应进一步研究,发现可逆反应有另一特征。 恒温下,可逆反应无论是从正反应或逆反应开始,最后到 达平衡后,尽管各个体系中物质的平衡浓度各异,但产物 浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是 一个常数,这个关系称为law of mass action (law of chemical equilibrium)。
6、化学平衡是有条件的,暂时的,平衡体系是可以改变的。
In a word chemical equilibrium is under certain condition , relative , temporary development equilibrium(homeostasis )
旧的平衡破坏了,又会建立起新的平衡 . —— dynamic equilibrium
6-1 化学平衡状态
Section 1 Chemical equilibrium state
6-1—1 正-逆反应,可逆性 Reversibility of Chemical reaction 1 、 Definition : At same conditions(T , P , C etc.), a chemical reaction can press reaction equation go on since left towards the right, also can since go on right towards the left → Reversibility of Chemical reaction。 习惯上按反应方程式 the reaction since left go on towards the right→the forward reaction ,左 右,正反应 the reaction since right go on towards the left→ the reverse reaction ,右 左,逆反应
chemical equilibrium—— 在可逆反应中既没有向正向进行 的自发性又没有向逆向进行的自发性(正逆反应的推动力 相等),体系所处的状态state。
In the equilibrium state,[i] — equilibrium concentration。 notice:推动力 f + = f - , or υ+=υcondition:T、P等外界因素不变
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