第二章 化学反应的方向速率和限度02（课件）《无机化学》同步教学（高教版）

第二章 化学反应的方向速率和限度 目录 第一节 化学反应的方向与吉布斯自由能 第二节 化学反应速率 第三节 化学反应的限度 第四节 化学平衡的移动 第三节 化学反应的限度 主要内容 一、可逆反应与化学平衡 二、平衡常数 三、平衡常数的进一步讨论 四、化学平衡的计算 一、可逆反应和化学平衡 一定条件下,既能正向又能逆向进行的化学反应叫可逆反应。 如：2HI(g) = H2(g) + I2(g)； 可逆反应。 2KClO3 → 2KCl + 2O2(g) 不可逆反应。 大多数化学反应都是可逆反应,少数反应,在逆反应条件还没建立时反应物已经耗尽了,不能建立平衡,是不可逆反应。 化学平衡的标志：可逆反应进行到一定程度后，会建立起平衡，反应达到平衡后，即v正=v逆是建立平衡的标志。 化学平衡的特征： 1、化学平衡是动态平衡。2、化学平衡是有条件的平衡。 3、平衡状态是可逆反应进行的最大程度，平衡后物质浓度不再随时间变化。 1、经验平衡常数（实验平衡常数） 一定温度下,对任一可逆反应 由上式可知,经验平衡常数是有量纲的,不同反应量纲不同。 Kc、Kp只是温度的函数,与浓度,压力无关。T一定值一定。若用[A]表示A平衡时的浓度，用CA表示A任意时刻的浓度。 则一定温度下 2、标准平衡常数 (Ko) 标准态的规定：气体－Po=101325Pa；溶液Co=1mol/L; 纯液,固体为1。在标准平衡表达式中,均以相对浓度(C/Co)、相对压力表示(P/Po)表示。故标准平衡常数无量纲。 3、平衡常数的进一步讨论 1、K只是温度的函数，与浓度、压力无关。 2、K的大小表示了反应进行的完全程度。 3、K大，只说明反应进行的可能性大。不含时间因素。 如： SO2+O2  SO3，Kc=7.4×1024 N2 + O2  2NO　Kc=10-30 (298K) 4、K与方程式的写法有关。 5、可以用K与浓度商的相对大小判断反应进行的方向。 可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。 4、多重平衡规则 若反应(1)+反应(2)= 反应(3)，则有 由Van’t Hoff公式 同理，若反应(1)- 反应(2)= 反应(3) ，则有 这一规则叫多重平衡规则，在平衡体系的计算中经常用到。 5、化学平衡的计算 Van’t Hoff等温式（Ko与ΔGo的关系） ΔrGo 可用于判断标准状态下化学反应的方向，van’t hoff提出了计算非标准状态下ΔrG的公式。在非标准状态下，aA+bB=dD+eE 。若用活度aI表示I物质的有效浓度。 反应达平衡时ΔrG=0，则有 根据标态下反应的自由能变ΔrGo可计算平衡常数Ko 或由平衡常数Ko计算标态下反应的自由能变ΔrGo 。 Van’t Hoff 等温式的应用 例3-5(P52)求反应 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) 298K时的Ko。 解：查表 ΔfGo -300.2 0 -371.1 ΔrGo = 2×(-371.1)-2×(-300.2) = -141.8 kJ/mol 根据Van’t Hoff等温式 当然，如果有平衡时各物质浓度的数据，平衡常数Ko也可由平衡常数表达式进行计算，但结果是一样的。 平衡转化率的计算 例3-7.在1123时 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+ H2(g)的 Ko=1.0，现有2molCO(g)和3.0molH2O(g)混合,求CO的转化率。 解：反应式为 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) 开始时 2.0 3.0 0 0 mol 平衡时 2.0-x 3.0-x x x mol 这就是该条件下的最大转化率 第四节 化学平衡移动 主要内容 一、浓度对化学平衡的影响 二、压力对化学平衡的影响 三、温度对化学平衡的影响 四、催化剂与化学平衡 勒夏脱列原理 勒夏脱列原理：改变反应的条件之一，平衡向减弱这个改变的方向移动。(定性解释)，这一规律具有一定的普遍意义，但应慎重。 1、增加H2的浓度或分压 → 平衡向右移动 2、减小NH3的浓度或分压 → 平衡向右移动 3、增加总压 → 平衡向右移动 4、降低体系的温度 → 平衡向右移动 上述反应的最佳反应条件是 T=500-600℃、P=300atm。 若已知一定温度下的平衡常数则可作定量计算。 一、浓度对