中国农业大学赵士铎版普通化学课件

❖标准平衡常数ΚΘ与反应商Q在形式上完全相同， 但ΚΘ中的各组分必须是平衡浓度（或平衡分压）。
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
例题
2.1 标准平衡常数
例1：写出反应Fe(s)+2H+(aq)=Fe2+(aq)+H2(g)的标准 平衡常数表达式。
解：
K c e ( q ) H / c 2 · c e ( q 2 F ) / c · p e e ( q 2 ) H / p
数为(KΘ )n
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
例题
2.1 标准平衡常数
N2(g) +3H2(g) = 2NH3(g) K1Θ= Π[peq (B) /pΘ]B
B = -1-3+2= -2
1/3N2(g)+H2(g)=2/3NH3(g) K2Θ= Π[peq (B) /pΘ]B
向进行。
❖若B =0，总有Q =ΚΘ。
x = 0.21mol
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
压力的影响
2.3 化学平衡的移动
在反应系统中改变某气体反应物的分压，其结果与 浓度的影响相同。
改变系统的总压，系统内所有气体物质的分压将同 等程度地改变。平衡移动的方向将决定于各气体组 份计量数的代数和。
设系统压力变为原平衡时压力的n倍，则：
解： K 1
=[pe( q [N p 2e )( q p /N ][3 p )e H p /( q]H 2 2)p / ]3
K 2 =[pe( qN 2[)p p /e( ] q12 N [p 3)eH p ( q /H ]2)p / ]32 -1 =(K1 ) 2 =40
如0= BB的平衡常数为KΘ，则0=n( BB)的平衡常
ΚΘ =[peq (B) /pΘ]B ΚΘ =[ceq(B) /cΘ]B
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
标准平衡常数
2.1 标准平衡常数
注意事项：
❖K Θ的SI单位为1；
❖书写任何平衡常数表达式，都必须与相应的方程 式对应；
❖若反应中有纯固体或纯液体，或在稀水溶液中发 生的反应，则固体、液体以及溶剂水都不在K Θ表 达式中出现。
ΔrGｍΘ(3)，KΘ(3);
则反应 2N2O(g)+3O2(g)=2N2O4(g) 的ΔrGｍΘ =___________，KΘ=___________________。
解： 4×(3) －2×(2) －2×(1) 得:
2N2O(g)+3O2(g)=2N2O4(g) ΔrGｍΘ= 4ΔrGｍΘ(3) －2ΔrGｍΘ(2) －2ΔrGｍΘ(1) KΘ= [KΘ(3)]4[KΘ(2)]-2[KΘ(1)]-2
化学平衡状态
2.1 标准平衡常数
例：水煤气反应：CO2 + H2 == CO +H2O； T=1473K
M起始
M平衡
cCO2 cH2 cCO cH2O [ CO2] [ H2] [ CO] [ H2O] 1、 0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006
2、 0.01 0.02 0 0 0.0022 0.0122 0.078 0.078
2.3 化学平衡的移动
❖2.3.1 浓度的影响
❖2.3.2 压力的影响
❖2.3.3 温度的影响
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
可逆反应
化学平衡状态
2.1 标准平衡常数
在同一条件下，既能正向进行，又能逆向进行的化 学反应
化学平衡状态
在一定条件下，可逆反应处于正、逆反应速度相等 时的状态
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
标准平衡常数
2.1 标准平衡常数
标准平衡常数 根据化学反应等温式，系统达到平衡时 ，必有
ΔrGm(T)=ΔrGmΘ(T) +RTlnQ eq= 0 令：ΚΘ= Qeq ——反应的标准平衡常数或热力学平衡 常数
标准平衡常数的物理意义
KΘ值的大小表示了反应完成趋势的高低。 KΘ越大， 达到化学平衡时反应正向(向右)完成的越彻底。
3、 0.01 0.01 0.01 0 0.0041 0.0041 0.0069 0.0059
4、 0
0 0.02 0.02 0.0082 0.0082 0.0118 0.0118
平衡时: [ CO2].[ H2]/[ CO].[H2O] 值为:
1、2.25； 2、2.27； 3、2.42； 4、2.07
Q Q 原平 n 衡 νBK n νB
其中B为反应方程式中气体组份计量系数的代数和。
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
压力的影响
2.3 化学平衡的移动
❖当 n>1(压力增大)时：
➢ B >0，Q ↑，反应逆向进行；反之，反应正向
进行。
❖当 n<1(压力减小) 时：
➢ B >0，Q ↓ ，反应正向进行；反之，反应逆
peq (Cl2)=2.3 10-6 kPa peq (COCl2)=83.7kPa
(C= O p0()C- O peq ()C= O 10 ).5- 8 2.4 8= 77.1 p0(CO) 10 .58
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
反应商判据
2.1 标准平衡常数
根据 ΔrGm (T)= -RTlnKΘ +RTlnQ=RTln(Q/KΘ )
平衡ceq/(mol·L-1) x
x-0.0080 0.0350-x
？能否将平衡浓度带入标准平衡常数表达式
p=(n/V)RT=cRT
平衡peq /kPa
3101x 3101x-24.81 108.5-3101x
K[peq (C pe/q (O pC])p O [2e )/q (p C C 2)/llp]
计算373K反应达到平衡时各物种的分压和CO的平 衡转化率。
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
例题
解1：设平衡时 ceq(CO)=xmol·L-1
2.1 标准平衡常数
CO(g) + Cl2 (g) = COCl 2(g)
开始c0/(mol·L-1) 0.0350
0.0270
0
变化Δc/(mol·L-1) (0.0350-x) (0.0350-x) (0.0350-x)
9:31:21
2 化学平衡
例题
2.1 标准平衡常数
例3：反应 CO(g)+Cl2 (g) = COCl 2(g) 在恒温恒容条 件下进行。
已知373K时K =1.5 108。反应开始时 c0(CO) = 0.0350mol·L-1, c0(Cl2)=0.0270mol·L-1， c0(COCl2)=0。
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
浓度的影响
2.3 化学平衡的移动
化学平衡的移动
❖由于外界条件的改变而使可逆反应从一种平衡状 态向另一种平衡状态转化的过程.
❖化学平衡的移动是由于系统条件的改变，导致Q或 ΚΘ发生了变化，使两者不再相等，从而ΔrGm≠0。
浓度对平衡的影响
❖对于溶液反应，若温度不变，则KΘ不变，此时： ➢增加反应物浓度或减少产物浓度，Q <ΚΘ，反 应正向进行；
Q < K Θ 反应正向进行
Q = K Θ 系统处于平衡状态
Q > K Θ 反应逆向进行
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
多重平衡系统
2.2 多重平衡系统
多重平衡系统 ❖在一个系统中，同时包含多个相互关联的平衡
❖多重平衡系统中的每一步有各自的标准平衡常数
❖在多重平衡系统中，所有相互关联的反应同时达 到平衡状态
83.7×10= 01.5×108 24.8x
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
例题
2.1 标准平衡常数
83.7×10= 01.5×108 24.8x
∵ K 很大，x很小 ∴ 83.7-x≈83.7 24.8+x≈24.8
x=2.310-6 平衡时: peq(CO)=24.8kPa
标准平衡常数的性质
KΘ是温度的函数，不随浓度(分压)而变化。
普通化学 2001-2004
9:31:21
2 化学平衡
标准平衡常数
2.1 标准平衡常数
ΔrGｍΘ (T)与ΚΘ的关系
ΔrGｍΘ(T)= -RTlnK Θ ΔrGｍ(T)= -RTlnΚΘ +RTlnQ
标准平衡常数表达式
对反应 0= BB(g) 对反应 0= BB(aq)
解：设O2的起始的物质的量为x 。
2NO(g) + O2(g)
起始的量 mol·L-1 0.04
x
=
2NO2(g)
0
平衡时的量mol·L-1
0.04(1-0.4)
x(1-
1 2

×0.4×0.04)
0.4×0.04
K (cN(c /O c N 2 )O /2c c O )22 /c(0.0(0 4 .0 4 . 6)0 2 ,0 x)0 4 .08
开始c0/(mol·L-1) 0.0350 0.0270
0
开始p0/kPa
108.5 83.7
0
变化Δp/kPa -(83.7-x) -(83.7-x) (83.7-x)