03-化学平衡（课件）- 《无机化学》同步教学（华中科大版）

第四章 化学平衡 1 2.熟悉 化学平衡的特点，转化率、多重平衡的概念及相关计算。 3.了解 催化剂与化学平衡，稳态和内稳态的定义。 可逆反应和化学平衡的定义，标准平衡常数的定义及应用，浓度、温度、压力对化学平衡的影响。 1.掌握 章节目标 在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应速率是不够的，还需要考虑化学反应所能达到的最大限度。 例如，在合成氨的工作中，除了需要考虑使N2和H2尽可能的转化为NH3，还需考虑使N2和H2尽可能多的转化为NH3，这就涉及化学反应进行的程度问题——化学平衡。 化学平衡主要研究可逆反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响等。 一、化学反应的可逆性和化学平衡 1. 在一定条件下，既能按反应方程式向某一方向进行，又能向相反方向进行的反应叫可逆反应（reversible reaction)。 用可逆符号表示： 2. 可逆程度极小的反应称为不可逆反应（irreversible reaction)。 3. 可逆的化学反应进行到一定程度，达到动态平衡 （1）该反应是一个可逆的反应。 （2）反应开始时，反应物起始浓度最大，正反应速率最大。而生成物氨的起始浓度为0，所以逆反应速率为0。 （3）随着反应进行，反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小；而生成物浓度逐渐增大，所以逆反应速率逐渐增大。 （4）外界条件不变时，随着反应进行，化学反应进行到一定程度时，反应物和生成物浓度不再随时间变化而变化，此时正反应的反应速率等于逆反应的反应速率，反应达到动态平衡。 4. 化学平衡特点： （1）各物质的活度或分压不再发生变化，反应达到动态平衡； （2）正反应的反应速率与逆反应的反应速率相等； （3）化学平衡是相对的和有条件的，平衡条件破坏后，平衡会发生移动。 二、标准平衡常数 （standard equilibrium constant) 1. 相对平衡浓度：平衡浓度除以标准态浓度 得到的比值。 2. 对溶液反应 平衡时有： 为标准平衡常数：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的相对平衡浓度以反应方程式的计量系数为幂指数的乘积，与反应物的相对平衡浓度以反应方程式的计量系数为幂指数的乘积之比是一个常数(或称热力学平衡常数）。 3. 对气相反应： 平衡时，标准平衡常数表达式为： 说明: （1） 是单位为一的量； （2） 越大，化学反应向右进行得越彻底。标准平衡常数是一定温度下化学反应可能进行的最大限度的量度； （3） 只与反应的本性和温度有关， 与浓度或分压无关。 三、书写和应用标准平衡常数表达式的注意事项 1. 反应体系中的纯固体、纯液体或稀溶液中的溶剂（水），均不写入标准平衡常数表达式。如： 其标准平衡常数表达式为： 2. 平衡常数表达式必须与反应的方程式相对应，方程式的写法不同，平衡常数表达式不同，平衡常数值也不同。 例： 3. 正逆反应的标准平衡常数值互为倒数。 例： 四、多重平衡 1. 多重平衡：几个反应在同一体系中且均处于平衡状态，体系中各物质的分压力或浓度必须同时满足这几个平衡的现象。 2. 多重平衡规则：一个反应由另外两个或几个反应相加或相减而来，则该反应的平衡常数等于这两个或多个反应平衡常数的乘积或商。 五、化学平衡的移动 定义：由于化学平衡的条件变化导致化学平衡被打破而发生移动的过程。化学平衡移动后将建立新的平衡。 影响因素：浓度、压力和温度。 1. 浓度对化学平衡的影响 对于任一化学反应，在某温度下达到化学平衡：增加反应物浓度或减少生成物浓度，将使原有平衡被破坏，反应正向移动；减少反应物浓度或增加生成物浓度，原有平衡被破坏，反应将逆向移动。 例1 298.15K时，CH3COOH与C2H5OH生成酯的反应，其标准平衡常数为4.0。（1）在此温度下将1.0molCH3COOH和1.0molC2H5OH在一固定体积的密闭容器中混合，计算乙酸的平衡转化率。（2）若将1.0mol CH3COOH和2.0mol C2H5OH在同样的密闭容器中混合，计算乙酸的平衡转化率。 解： 乙酸和乙醇发生如下酯化反应： （1）因为是1:1:1:1的液体物质反应生成液体物质，若混合后溶液总体积为vL，设平衡时生成xmol乙酸乙酯，则乙酸和乙醇的平衡浓度均为 mol/L，生成的乙酸乙酯和水的平衡浓度都是 mol/L