化学平衡
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化学关于平衡的知识点(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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化学反应的化学平衡化学平衡是指在化学反应中,反应物与生成物之间的浓度或物质的活动度达到一定比例时所达成的状态。
在化学平衡状态下,反应物与生成物的浓度或物质的活动度保持不变,但反应仍在持续进行。
化学平衡是化学反应动力学的结果,它有助于我们理解反应的方向和速率。
一、化学平衡的定义和表达式在化学反应中,当反应物和生成物的浓度或物质的活动度达到一定的比例时,反应物与生成物之间的转化速率相等,此时反应达到化学平衡。
化学平衡通常用化学方程式来表达,例如A + B ↔ C + D,左边的物质A和B是反应物,右边的物质C和D是生成物。
化学平衡的表达式是化学反应中各物质的浓度或物质的活动度之间的关系式。
以通常的化学方程式A + B ↔ C + D为例,可以用下面的表达式来描述其化学平衡:\[K = \frac{{[C]^c \times [D]^d}}{{[A]^a \times [B]^b}}\]其中,K为平衡常数,[A]、[B]、[C]、[D]分别代表反应物A、B与生成物C、D的浓度或物质的活动度,a、b、c、d分别代表化学方程式中反应物与生成物的系数。
二、平衡常数与反应的方向平衡常数是描述化学平衡状态的重要参数。
它的大小可以说明反应物与生成物的浓度之间的关系以及反应的方向。
当K大于1时,表示反应物的浓度较高,反应是向生成物方向进行的;当K小于1时,表示生成物的浓度较高,反应是向反应物方向进行的;当K等于1时,表示反应物与生成物的浓度相等,反应处于动态平衡。
平衡常数的计算与浓度有关。
对于气体反应,可以用分压来表示浓度;对于溶液中的反应,可以用摩尔浓度来表示浓度。
在一定温度下,平衡常数是一定的,不受反应物与生成物初始浓度的影响。
三、影响化学平衡的因素1.浓度的变化:改变反应物或生成物的浓度会导致平衡向反应物或生成物的浓度较低的方向移动,以达到新的平衡。
2.温度的变化:改变温度会改变反应物与生成物的活动度,进而影响平衡常数。
什么是化学平衡
化学平衡是化学反应中一个重要的概念,它指的是在封闭系统中,正反两个反应同时进行,达到动态平衡状态的现象。
在化学平衡中,正反反应的速率相等,各种物质的浓度保持不变。
此时,系统内的化学能量、物质浓度以及反应速率等物理量均达到稳定状态。
化学平衡的原理来源于勒夏特列定律,它阐述了在一定条件下,一个化学体系会自动调整,以达到物质浓度和能量分布的最优状态。
化学平衡有助于我们理解许多化学反应在实际应用中的表现,如工业生产、生物体内代谢过程等。
化学平衡的建立:
1.反应达到平衡状态的时间:化学平衡的形成需要一定的时间,取决于反应速率常数和反应物的初始浓度。
一般来说,反应速率越快,达到平衡的时间越短。
2.平衡常数:化学平衡状态下,各物质的浓度保持不变,但反应物和生成物的浓度之比并非恒定不变。
平衡常数K表示在一定温度下,反应物和生成物的浓度比值。
K值越大,说明生成物的浓度越高,反应越偏向于生成物一方。
3.影响化学平衡的因素:温度、压力、浓度等。
当这些外部条件发生变化时,化学平衡会发生移动,以重新达到新的平衡状态。
4. 可逆反应与不可逆反应:化学平衡通常涉及可逆反应,即在相同条件下,反应可以向前或向后进行。
不可逆反应则表示反应只能
进行单向反应,无法回到初始状态。
总之,化学平衡是化学反应中一个关键的概念,它有助于我们理解反应速率、浓度、温度等物理量在反应过程中的变化。
通过掌握化学平衡的原理,我们可以更好地应用于实际问题,解决工业生产、环境保护等方面的问题。
名词解释化学平衡
化学平衡是指在化学反应中,反应物和生成物之间的浓度或者压力保持不变的状态。
在化学平衡中,正向反应和逆向反应以相同的速率进行,从而使得反应体系处于稳定状态。
在化学平衡下,虽然反应仍在进行,但是反应物和生成物的浓度或者压力不再发生明显的变化。
化学平衡的特点包括:
1. 正向反应和逆向反应的速率相等。
在达到化学平衡后,正向反应和逆向反应以相同的速率进行,称为反应速率相等原理。
2. 反应物和生成物的浓度或者压力保持恒定。
虽然反应仍在进行,但是反应物和生成物的浓度或者压力不再发生明显的变化,称为浓度或压力恒定原理。
3. 化学平衡可以通过改变温度、浓度、压力等条件来调整。
根据Le Chatelier原理,当外界条件发生变化时,化学平衡会偏移以恢复平衡。
化学平衡的描述可以使用化学平衡常数(Kc或Kp)来表示。
化学平衡常数是指在特定温度下,反应物和生成物的浓度或者压力的比值的稳定值。
化学平衡常数越大,表示反应向生成物一侧偏移的趋势越明显;化学平衡常数越小,表示反应向反应物一侧偏移的趋势越明显。
化学平衡在生产工业、生物化学、环境科学等领域具有重要的应用价值,对于理解化学反应动力学和平衡条件有着重要的意义。
化学平衡的概念化学平衡是指在一个封闭系统中,反应物与生成物之间的反应速率达到了动态平衡的状态。
在化学平衡中,尽管反应物与生成物之间仍然发生着反应,但是它们的浓度保持不变。
化学平衡的概念最早由法国化学家Guldberg与Waage于1867年提出,并由Le Châtelier于1888年进行进一步的研究与发展。
化学平衡是现代化学研究的重要基础,对于理解和掌握化学反应的动态过程具有重要意义。
化学平衡的基本特征是反应物与生成物的浓度保持不变。
在平衡状态下,反应物与生成物之间的化学反应仍然进行,但是反应的正向速率与逆向速率相等,这就是所谓的动态平衡。
换句话说,平衡状态是一个动态的过程,既有反应物转化成生成物的过程,也有生成物转化回反应物的过程。
化学平衡的达成需要满足一定的条件。
首先,必须是封闭系统,即系统中没有物质的进出;其次,必须在一定温度和压力下进行,因为温度和压力是影响反应速率的重要因素;最后,反应物与生成物之间的反应速率必须相等。
在化学平衡中,有两个重要的概念:平衡常数和平衡表达式。
平衡常数是指在平衡状态下,反应物与生成物浓度比之间的关系,通常用K表示。
平衡表达式是指用浓度表示的反应物与生成物的比例关系。
对于一般的化学反应:aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数K的表达式可以写为:K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中,[A]、[B]、[C]和[D]分别表示反应物A、B以及生成物C、D 的浓度。
平衡常数K的数值可以告诉我们反应物与生成物之间的浓度关系。
当K大于1时,说明生成物的浓度较高;当K小于1时,说明反应物的浓度较高;当K等于1时,说明反应物与生成物的浓度相等。
化学平衡与Le Châtelier原理密切相关。
Le Châtelier原理认为,当外界对系统施加压力或改变温度时,系统会自行调整以减少压力或者恢复原来的温度。
这意味着化学平衡可以被外界的压力和温度等因素所调节。
化学平衡状态的定义与解释化学平衡是指当化学反应达到一定条件后,反应物与生成物之间的浓度或者活性不再发生变化的状态。
在化学反应的过程中,有两种情况会导致反应物与生成物的浓度或活性之间的比例不再发生改变,一种是正向反应速率与反向反应速率相等,另一种是化学反应达到动态平衡。
动态平衡是指当反应物与生成物之间的浓度或者活性保持不变时,正向反应与反向反应仍然在进行,并且正向反应的速率与反向反应的速率相等。
此时,反应物转化为生成物的速率与生成物转化为反应物的速率相等,反应系统没有净反应发生。
化学平衡的状态可以通过一些特征来定义与解释,以下是一些常见的定义与解释:1. 反应进程不可逆化学平衡状态下的反应是不可逆的,即正向反应向反向反应过程不可逆转。
虽然反应物与生成物之间的浓度或活性不再发生变化,但是反向反应仍然在进行,并且与正向反应达到相同的速率。
2. 宏观性质不变在化学平衡状态下,反应物与生成物的宏观性质保持不变,如颜色、气味、压力等。
虽然微观上反应仍在进行,但是由于正向反应与反向反应的速率相等,所以宏观性质不发生变化。
3. 常温下相对稳定化学平衡状态下的反应在常温下相对稳定,且不受外界条件的影响。
即使温度、压力、浓度发生变化,平衡状态仍然得以保持,直到外界条件发生足够大的变化才会打破平衡。
4. 平衡常数与浓度关系对于反应物A与生成物B之间的平衡反应,可以定义平衡常数K作为反应物浓度的函数。
平衡常数K表示了反应物与生成物之间的比例关系,可以用来解释平衡状态下反应物与生成物的浓度。
5. 影响平衡的因素虽然化学平衡是相对稳定的状态,但是仍然受到一些因素的影响。
温度、压力以及反应物或生成物的浓度变化都可以打破平衡状态,导致正向或反向反应占优势,使反应重新达到新的平衡。
总结起来,化学平衡状态是指当化学反应达到一定条件后,反应物与生成物之间的浓度或活性不再发生变化的状态。
在化学平衡状态下,正向反应与反向反应的速率相等,反应进程不可逆。
化学平衡的知识点总结一、化学平衡的概念。
1. 定义。
- 在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率相等时,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,叫做化学平衡状态。
例如,对于可逆反应N_2(g)+3H_2(g)⇌2NH_3(g),在一定温度、压强和催化剂等条件下,反应进行到一定程度时,正反应生成NH_3的速率和逆反应NH_3分解的速率相等,体系中N_2、H_2、NH_3的浓度不再发生变化,此时就达到了化学平衡状态。
2. 特征。
- 动:化学平衡是动态平衡,即达到平衡状态时,正、逆反应仍在进行,只是v_正=v_逆≠0。
例如在上述合成氨反应达到平衡时,N_2和H_2仍在不断反应生成NH_3,同时NH_3也在不断分解成N_2和H_2。
- 等:正反应速率等于逆反应速率,这是化学平衡状态的本质特征。
- 定:反应混合物中各组分的浓度保持不变,各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数等也保持不变。
- 变:化学平衡状态是在一定条件下建立的,当外界条件(如温度、压强、浓度等)改变时,平衡可能会发生移动。
二、化学平衡常数。
1. 定义。
- 对于一般的可逆反应aA + bB⇌ cC + dD,在一定温度下达到化学平衡时,反应的平衡常数K=([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b),其中[A]、[B]、[C]、[D]分别表示平衡时各物质的浓度。
例如对于反应2SO_2(g)+O_2(g)⇌2SO_3(g),其平衡常数K =frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2[O_2]}(温度一定)。
2. 意义。
- K值的大小可以反映反应进行的程度。
K值越大,说明反应进行得越完全,反应物的转化率越高;K值越小,说明反应进行的程度越小,反应物的转化率越低。
- 对于同一可逆反应,K只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
3. 应用。
- 判断反应进行的方向:通过比较某一时刻反应的浓度商Q=([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b)(Q与K表达式相同,但Q是任意时刻的)与K的大小关系来判断反应进行的方向。
化学平衡知识归纳总结一、化学平衡化学平衡的涵义1、可逆反应:在同一条件下同时向正方向又向逆反应方向进行的反应..注意:“同一条件”“同时进行”..同一体系中不能进行到底..2、化学平衡状态在一定条件下的可逆反应里;正反应速率和逆反应速率相同时;反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态..要注意理解以下几方面的问题:1研究对象:一定条件下的可逆反应2平衡实质:V正=V逆≠0 动态平衡3平衡标志:反应混合物各组分的含量保持不变;可用六个字概括——逆、等、定、动、变、同..3、化学平衡状态的特征:1逆:化学平衡状态只对可逆反应而言..2等:正反应速率和逆反应速率相等;即同一物质的消耗速率与生成速率相等..3定:在平衡混合物中;各组分的浓度保持一定;不在随时间的变化而变化..4动:化学平衡从表面上、宏观上看好像是反应停止了;但从本质上、微观上看反应并非停止;只不过正反应速率于逆反应速率相等罢了;即V正=V逆≠0;所以化学平衡是一种动态平衡..5变:化学平衡实在一定条件下建立的平衡..是相对的;当影响化学平衡的外界条件发生变化时;化学平衡就会发生移动..6同:化学平衡状态可以从正逆两个方向达到;如果外界条件不变时;不论采取何种途径;即反应是由反应物开始或由生成物开始;是一次投料或多次投料;最后所处的化学平衡是相同的..即化学平衡状态只与条件有关而与反应途径无关..可逆反应达到平衡的标志1、同一种物质V正=V逆≠02、各组分的物质的量、浓度包括物质的量的浓度、质量分数等、含量保持不变..等效平衡1、等效平衡原理:相同条件下;同一可逆反应体系;不管从正反应开始;还是从逆反应开始;只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物;建立起的平衡状态都是相同;这就是等效平衡的原理..由于化学平衡状态与条件有关;而与建立平衡的途径无关..因而;同一可逆反应;从不同的状态开始;只要达到平衡时条件温度、浓度、压强等完全相同;则可形成等效平衡.. 2、等效平衡规律1在定温、定容的条件下;对于反应前后气体分子数改变的可逆反应;只改变起始时加入物质的物质的量;如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同;则两平衡等效..2在定温、定容的条件下;对于反应前后气体分子数不变的可逆反应;只要反应物或生成物的物质的量的比值与原平衡相同;两平衡等效..主要是指转化率相同3在定温、定压下;改变起始时加入物质的物质的量;只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同;则达到平衡后与原平衡等效..习题 1、可逆反应N 2+3H 2=2NH 3的正逆反应速率可用各反应物或生成物浓度变化来表示..下列各关系中能说明反应以达到平衡状态的是 A 3V 正N 2=V 正H 2 B V 正N 2=V 逆NH 3 C 2V 正H 2=3V 逆NH 3 D V 正N 2=3V 逆H 22、可逆反应:2NO 2=2NO+O 2在密闭容器中反应;达到平衡的标志是 ①单位时间生成nmolO 2的同时;生成2nmolNO 2②单位时间生成nmolO2的同时;生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化来表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再发生改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A ①④⑥B ②③⑤C ①③④D ①②③④⑤⑥3、在一个固定容积的密闭容器中发生如下反应:2Ag+Bg=3Cg+Dg 当加入4molA和2molB;达到化学平衡时;C的物质的量的浓度为nmol/L..若维持温度不变;按下列四种配比为起始物质;达到平衡后;C仍未nmol/L的是A 2molA+1molB B 6molC+2molDC 3molC+1molD D 4molA+2molB+3molC4、2004年北京在一定温度下;一定体积的密闭容器中有如下平衡:H 2g+I2g=2HIg..已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/L时;达平衡时HI的浓度为0.16mol/L..若H2和I2的起始浓度增大为0.20mol/L时;则平衡时H2的浓度mol/L是A 0.16B 0.08C 0.04D 0.025、一定温度下;反应2SO2g+O2g=2SO3g达平衡时;nSO2:nO2:nSO2=2:3:4 ..缩小体积;反应再次达到平衡时;nO 2=0.08mol;nSO 3=1.4mol..此时SO 2的物质的量应为A 0.4molB 0.6molC 0.8molD 1.2mol6、2003年高考某温度下;在一容积可变的容器中;反应2Ag+Bg=2Cg 达到平衡时;A 、B 、C 的物质的量分别为4mol 、2mol 和4mol..保持温度和压强不变;对平衡混合物中的三者的物质的量做如下调整;可使平衡右移的是 A 均减半 B 均加倍 C 均增加1mol D 均减少1mol7、2004年高考恒温下;将amolN 2与bmolH 2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中;发生如下反应:N 2g+3H 2g=2NH 3g1若反应进行到某时刻t 时;nN 2=13mol;nNH 3=6mol;计算a 的值..2反应达平衡时;混合气体体积为716.8L 标准情况下;其中NH 3的含量体积分数为25%..计算平衡时NH 3的物质的量..3原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比写出最简整数比;下同; N 始:N 平=4原混合气体中;a:b=5达到平衡时;N 2和H 2的转化率之比为 6平衡混合气体中;nN 2:nH 2:nNH 3=8、2003年高考Ⅰ.恒温、恒压下;在一个容积可变的容器中发生如下反应:Ag+Bg=Cg(1)若开始时放入1molA和1molB;达到平衡后;生成amolC;这时A的物质的量为 mol(2)若开始时放入3molA和3molB;达到平衡后;生成C的物质的量为mol(3)若开始时放入xmolA;2molB和1molC;达到平衡后;A和C的物质的量分别是ymol和3amol;则x= mol;y= mol.平衡时;B的物质的量为甲.大于2mol 乙.等于2mol 丙小于2mol 丁.可能大于等于或小于2mol作出此判断的理由是4 若在3的平衡混合物中再加入3molC;带再次达到平衡后;C的物质的量得分数是 ..Ⅱ.若维持温度不变;在一个与Ⅰ反应前起始体积相同;且容积固定的容器中发生上述反应..5开始时放入1molA和1molB;达到平衡后生成bmolC..将b与1小题中的a进行比较 ..甲.a<b 乙.a>b 丙a=b 丁.不能比较a和b的大小作出此判断的理由是二、影响化学平衡的条件 合成氨工业 1、化学平衡的移动以及影响化学平衡的因素 1化学平衡的移动 ①移动过程表示一定条件下的化学平衡V 正=V 逆各组分的含量保持一定→ 条件改变平衡破坏V 正≠V 逆各组分含量发生变化→ 一定时间后 新条件下的新平衡V 正’=V逆’②化学平衡移动的概念达到化学平衡的反应;在条件改变后;平衡状态被破坏;然后在新的条件下达到新的平衡状态的过程;叫平衡移动.. 2影响化学平衡的条件及平衡移动的原理①以一般反应mAg+nBg==pCg+qg;△H=Q;为例来总结温度、浓度、压强和催化剂对反应速率以及化学平衡的影响..其规律如下表所示:②勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件浓度、压强或温度等;平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时;平衡向着吸热反应方向移动;增加反应物;平衡向反应物减少的方向移动;增大压强时;平衡向体积缩小的方向移动..2、有关正、逆反应速率和化学平衡的图像1化学平衡种常见的几种图像①v-t图:既能表示反应速率变化;又能表示平衡移动的速率-时间图像..如图所示的A、B、C所示:A 图:t=0时;V正>V逆=0;表示反应由正反应开始;t=t1时;V正’>V逆’= V逆;表明改变条件的瞬间;V正变大;V逆不变;是加入了一种反应物;t>t1时;V正’>V逆’;表明平衡向正反应方向移动;随后又达到新的平衡..B 图:a.反映由正反应开始..b. V正、V逆在改变条件时同时增大..c.平衡向逆反应方向移动了..C 图:a.反映由正反应开始..b. V正、V逆在改变条件时同时倍数增大..c.平衡未移动..②转化率-时间图;如图A、B所示A图:先出现拐点的先达平衡;即“先拐先平”;说明T2>T1B图:同理说明P1>P2 先拐先平数值大③物质的含量-压强-温度图;如图所示中A、B对于上述图形;采用“定一议二”法;先确定一个量不变;讨论另外两个量的关系..3、合成氨适宜条件的选择1目的:尽可能加快反应速率和提高反应进行度..2依据:外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律;结合合成氨反应的特点:正反映是体积缩小的放热反应;选择合成条件..3原则:①既要注意外界条件对二者影响的一致性;又要注意对二者影响的矛盾性..②既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性;又要注意催化剂的活性而对温度的限制..③既要注意理论生产;又要注意实际可能性..适宜条件:500℃;铁触媒;2×107~5×107Pa;循环操作过程N 2与H 2体积比为1:3习题:1、2005年天津卷在密闭容器中;一定条件下;进行如下反应:NOg+COg=0.5N 2g+CO 2g;△H=-373.2kJ/mol;达到平衡后;为了提高该反应速率和NO 的转化率;采取的争取措施是A 加催化剂同时升高温度B 加催化剂同时增大压强C 升高温度同时充入N 2D 降低温度同时增大压强2、2005年北京卷在一定温度不同压强P1<P2下;可逆反应2Xg=2Yg+Zg 中;生成物Z 在反应混合物中体积分数与反应时间关系有以下图示;正确的是3、一定温度下;在恒容密闭容器中发生如下反应:2Ag+Bg=3Cg;若反应开始时充入2molA和2molB;平衡后A的体积分数为a%;其他条件不变时;若按下列四种配比作为起始物质;平衡后A的体积分数大于a的是A 2molCB 2molA 1molB和1molHe不参加反应C 1molB和1molCD 2molA;3molB和3molC4、对于如下反应:mAg+nBg=pCg+qg;当其他条件不变;温度分别为T1和T2时;反应物B的百分含量与反应时间的关系如图所示;据此下列正确的是A T1>T2B 正反应是吸热反应C T1<T2D逆反应是吸热反应5、如图曲线a表示放热反应Xg+Yg=Zg+Mg+Ns进行过程中X的转化率随时间变化的关系..若要改变起始条件;使反应过程按b曲线进行;可采取的措施是A 升高温度B 加大X的投入料C 加催化剂D 增大体积6、在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量;在一定条件下发生反应建立的化学平衡:aAg+bBg=xCg;符合如图所示的关系C%表示平衡混合气体中产物C的百分含量;T表示温度;P表示压强..在图Ⅱ中;y轴是指A 反应物A的转化率B 平衡混合气体中物质B的百分含量C 平衡混合气体的密度D 平衡混合气体的的平均摩尔质量7、某温度下的恒容密闭容器中发生入夏反应:2Zg=2Xg+Yg开始时只充入1molX和0.5molY的混合气体;达到平衡时;混合气体的压强比开始时减少了20%..若开始只充入1molZ的气体;达到平衡时;Z的分解率为A 20%B 40%C 60%D 80%答案:1 B;2 B;3 AB;4 AD;5 C;6 AD。
化学平衡的概念化学平衡是指在一个化学体系中,反应物和生成物的浓度或压力保持不变的状态。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的反应速率相等,这意味着生成物的生成速率与反应物的消耗速率相等。
化学平衡是一种动态平衡的状态,即虽然反应仍在进行,但反应物和生成物的浓度或压力保持不变。
化学平衡是化学反应的重要概念,它对于理解和预测反应的行为和条件至关重要。
本文将就化学平衡的概念、平衡常数、平衡法则和影响化学平衡的因素进行详细讨论。
1.化学平衡的概念化学平衡发生在封闭的化学反应体系中,其中反应物和生成物之间的反应达到了一种平衡状态。
在平衡状态下,反应物和生成物的浓度或压力会保持不变,但反应仍在进行。
化学平衡是动态的,反应物和生成物之间的反应速率相等,这使得反应系统保持着稳定的状态。
平衡时,反应物以反应生成物的速率转化为生成物,同时生成物也会以相同的速率转化为反应物。
这种动态平衡的状态是由反应物和生成物之间的相互转化而实现的。
化学平衡通常发生在封闭系统中,其中反应物和生成物之间的浓度或压力保持不变。
当一个系统达到化学平衡时,虽然反应仍在进行,但反应物和生成物的浓度或压力不再发生变化。
化学平衡通常在化学反应特定条件下发生,例如在特定温度、压力和浓度条件下。
在化学平衡状态下,反应的正向和逆向反应同时发生,这使得反应物和生成物的浓度或压力保持不变。
化学平衡的概念可以通过化学反应的例子来更好地理解。
例如,考虑一种化学反应A + B ⇌ C + D。
在反应开始时,反应物A和B会逐渐转化为生成物C和D。
在反应进行的过程中,生成物C和D也会逐渐转化为反应物A和B。
当反应达到化学平衡时,反应物A和B以反应生成物C和D的速率转化为生成物,同时生成物C和D以相同的速率转化为反应物A和B。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的反应速率相等,这使得反应体系保持着稳定的状态。
这种动态平衡的状态是由反应物和生成物之间的相互转化而实现的。
2.平衡常数化学平衡的特征可以用平衡常数来描述。
141414141414141414141414141414141414141414141414(28学时) 第四章:化学平衡4.1化学势和化学平衡(1课时)回顾:化学势判据在化学变化中的应用。
设有任意的反应;hH gG dD aA +→+多组分体系热力学的基本关系式子:∑∑=−−−→−++-=BB B pT BB B dn dG dn dG μμ等等,Vdp SdTξξd V dn v dn d B B BB =⇒=∑∑=∂∂⇒=⇒BB B P T BB B V Gd V dG μξξμ,)(对于上述反应有:)()()(,D A BH G B B P T d a h g V Gμμμμμξ+-+==∂∂∑ 若则有,0)(,<∂∂P T Gξ: 反应正向进行;)0)(()(,<+-+=∂∂D A H G P T d a h g Gμμμμξ反应逆向进行;)0)(()(,>+-+=∂∂D A H G P T d a h g Gμμμμξ反应达到平衡;=)0)(()(,D A H G P T d a h g Gμμμμξ+-+=∂∂ 总结:定温、定压以及W ’=0的条件下,反应达到平衡时,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。
∑BB B V 0=μ(举例表示)4.2化学反应定温式和标准平衡常数回忆化学势的表达形式,补充化学反应定温式和标准平衡常数:I 化学反应定温式和标准平衡常数的表达形式【基本依据:∑=∆BB B V μP T,m r )G (】具体讲解:定T ,定P 下,任意反应hH gG dD aA +→+有:∑∑=∆−→−=∂∂=BB B B B B P T V V G μμξζP T,m r 1,)G ()(以理想气体为例来讨论化学反应定温式:化学反应定温式压力商反应进行到任意时刻的对于任意反应----RT lnQ )G (G )()()()()G ()()()()(ln)P P (ln RT )]P P (RT ln [)G (P m r m r BBB ,m r BB B BB B B B B BB B B P T,m r +∆=∆⇒----==∆+=−−−−−−−−→−+=+==∆∑∑∑∑∑∑=-+θθθθθθθθθθθθθθθθμνμννμνμνμdP P a P P hPP g P P P P T d PP a P P h P P g P P hHgG dD aA BB B D A H G D A H G Q RT VθθθθθθθθθθθθθθθθθθθPP P dP P a P P h PP g P P d PP a P P hP P g P P dP P a P P hPP g P P K Q RT Q RT RT RT RT D A H G D A H G DA H G lnln RT lnK G :K ln )G ()()()()(K )()()()(ln)G (0)()()()(ln )G (0G :P m r Pm r P m r m r m r =+-=∆⇒-=∆⇒---=-=∆⇒=+∆⇒=∆化学反应定温式可写成力商反应达到平衡时刻的压当反应进行达到平衡时讨论:反应达到平衡反应逆向自发进行反应正向自发进行⇒=∆⇒=⇒>∆⇒<⇒<∆⇒>0G K 0G K 0G K m r P m r P m r P P P P Q Q Q θθθ思考:101页4-3题 可见:相联系与化学反应方向的判断系与平衡常数的计算相联---=+-=∆----------------=∆θθθθPP P K Q RT Q RT RT lnln RT lnK G K ln G P m r P m r此外,平衡常数的表达关键问题是如何表达各组分的化学势,有了化学势就能求得相应反应的平衡常数和等温式。
理想溶液: B B B x RT P ln T ,*)+(=μμBB PPP P B BBB BBx RTPdpxRTP dpPx RTPlnT,VlnT ,)(lnT,m,B)+()+()+(=θθθθθθμμμμμθθ≈+=∂∂+⎰⎰θθθθθμννμνμνμxm rD AHGBBB BBBBB BBBBBPT,mr RTlnK)G()x()x()x ()(xln lnxRT]RTlnx [)G(+∆=+=−−−−−−−−→−+=+==∆⇒∑∑∑∑∑=-+dahghHgGdDaA BBBRT V对于任意反应II平衡常数与化学反应方程式的关系∆G与计量系数之间成倍数关系,方程式相加减时,相对应的∆G应相加减。
K 与相应计量系数间成方次的关系,方程式相加减时,相对应的K 应相乘除。
)1()()I)g (H 221221θm r G g HI g ∆----=+( )2()(2)I )g (H 22θm r G g HI g ∆----=+(θθθθθ12/12/1m r RT lnK )()()(ln)1(G 2I 2H I H -=-=∆P PP P P PRTθθθθθ22m r RT ln ))(()(ln)2(G 2I 2H I H K RT PPP P P P-=-=∆)1(G 2)2(G m r m r θθ∆=∆21221K K RTlnK 2RTlnK θθθθ=⇒-=-⇒ 方程式相加减时又如何?已知某温度下反应:1 )1()(2/1)()(1222θθm G K g O g H g O H r ∆-----+=2 )2()(2/1)()(1222θθm G K g O g H g O H r ∆-----+= 求反应3 )3()(C )()g (O H )(CO 3222θθm G K g O g H g r ∆-----+=+ 3=1-2θθθθθθθθθ213213m m r K K K RT lnK RT lnK K ln 2G -1G )3(=⇒+-=-⇒∆∆=∆RT G r r m )()(如果参与反应的各组分处于不同相,标准平衡常数又如何表示呢?III 复相发应的平衡常数(1课时)复相反应的平衡常数等式中不出现凝聚相有气相并且有液相或者固相共同参与反应,并且只考虑凝聚相均处于纯态,不形成固溶体或者溶液:例如定温、定压下CaCO 3分解反应: CaCO 3(S)=CaO(S)+CO 2(g)如果凝聚相均处于纯态,则θμμBB=(θμB为纯凝聚相在标准压力下的化学势)θθθθμμμμμμPPRT COCOCOCaOCaOCaCOCaCO22233ln;;+===化学反应达到平衡后,θθθθμμμPPRTCOCOCaOCaCO223ln++=θθθθθθθθμμμνμνPPKPPRTCOCOCOCaOCaCO2223lnlnxGBBBBBBmr=⇒-=++-===∆∑∑其中,P CO2为解离压力,若分解产物不止一种,则产物的总压称为离解压力,例如NH4HS(S)=NH3(g)+H2S(g),总压P=PNH3+PH2S,举例102页作业4-84.3平衡常数的测定和计算测定:物理方法:用体系中物质的物理性质间接测定浓度或分压,如测定电导率,吸光度等-快速,简洁,不破坏化学平衡。
化学方法:采取一定措施使得反应停止,然后用化学方法测定各组分的浓度――不常用。
计算:)(PPmrexpKKlnGRTG mrRTθθθθ∆-=⇒-=∆平衡常数的计算转换为∆θ的计算。
1∑∆=∆BBm,fBmrGGθθν2∑∑-∆=∆Bm,BBBBm,fBmrSTHGθθθνν3.间接求得已知的θmrG∆的反应式相加减而得举例:在298K及P下,化学反应和各物质的∆f G m,计算反应的标准平衡常数K.38.39460.22830.381)(24)(2)(22)(4------+=+gHgCOgOHgCH15-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-115-1(29课时)回顾4.4影响化学平衡的因素(温度、压强、浓度、惰性气体等)I 温度对化学平衡的影响----化学反应等压方程式移动平衡向增加产物的方向变大降低向移动平衡向增加反应物的方变小升高对于放热反应向移动平衡向生成反应物的方变小降低向移动平衡向增加生成物的方变大升高对于吸热反应求偏微分定压下,对,, ;,,0ln 0;,, ;,,0ln 0;ln ln ln )(RlnK G :K ln G 22m r m r θθθθθθθθθθθθθθθθθK T K T TK H K T K T TK H RT H T K T K R T H TK RT G T T RT m r m r m r m r P m r T ⇒<∂∂⇒<∆⇒>∂∂⇒>∆∆-=∂∂⇒∂∂-=∆-⇒∂∂-=∆∂∂−−−−−−→−-=∆⇒-=∆定积分)11(ln 2112T T RH K K m r -∆=⇒θθθ不定积分:C TK ln +∆-=⇒R H m r θθ第三章――克拉贝龙-克劳修斯)11(ln 2112T T R H P P m -∆= 第八章――阿仑尼乌斯公式)11(T k )T (k ln 211122T T R Ea -=)( 举例:例4-4和101页作业4-4复习与补充作业:2、平衡常数表达注意事项:3平衡常数的计算:5化学反应等P 方程式:2ln RTH T K m r θθ∆-=∂∂ )11(ln2112T T R H K K m r -∆=θθθ习题:1在298K 条件下,Ag 2O(s)=2Ag(s)+1/2O 2(g)---K θ=a,则Ag 2O(s)的分解压力为―――A A,a/P θ; B, aP θ C a 2P θ Da 1/2 P θ 2一定温度下,将纯NH 4HS(s)置于抽空的容器中,NH 4HS 发生分解NH 4HS =NH 3(g)+H 2S(g),测得体系总压力为P θ,则标准平衡常数为C A,1/4P θ2; B, 1/4P θ C 1/4 D1/2P θ23在298K ,反应N 2O 4(g)=2NO 2(g),K θ=0.132,若N 2O 4(g)和NO 2(g)的压力分别为1000KPa 和100KPa,则反应将――A A,向生成NO 2(g)的方向进行;B,正好达到平衡;C,难以确定反应的方向;D,向生成N 2O 4(g)方向进行。
4,若一个反应的Q>K θ,则表示反应――BA,自发;B,非自发;C,平衡态;D,不确定5,已知718K,Ag 2O(S)的分解压力为20974.3KPa,则此时分解反应:Ag 2O=2Ag(s)+1/2O 2(g)的∆G θ为:BA,-9.865KJ.mol -1; B,-15.92 KJ.mol -1;C,-19.73 KJ.mol -1; D,31.83 KJ.mol -16在288K 将适量的CO 2引入容器,使其压力为0.0259P θ,若加入过量的NH 4COONH 2(S),平衡后测得系统总压力为0.639 P θ,求288K 是反应NH 4COONH 2(S)==2NH 3(g)+CO 2(g)的标准平衡常数。