第5章 化学平衡（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

第 5 章 化学平衡 1 5－1 化学平衡状态 5－2 化学反应进行的方向 5－3 标准平衡常数KӨ与ΔrGӨ的关系 5－4 化学平衡的移动 2 (1)一种动态平衡，平衡条件破坏，平衡将发生移动。 (2)平衡时生成物浓度方次的乘积与反应物浓度方次的乘积的比值为常数K。 (3)化学平衡规律适用于各种化学平衡（解离平衡，酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡、配位平衡）。 5 － 1 化学平衡状态 化学平衡 ： 可逆反应的正、逆反应速率相等的状态。 化学平衡的特点： 3 5－1－1 经验平衡常数 对于任一可逆反应 a A ＋ b B ⇌ g G ＋ h H 平衡时经验平衡常数为： 不同的反应方程式 K 的单位不同。 b 4 对于气相反应，aA (g) ＋ bB(g) ⇌ gG (g) ＋ hH(g) Kc 和 Kp 叫做浓度和分压平衡常数。二者之间关系如下： 反应前后气体分子数的变化 Δng ＝ ( g ＋ h ) — ( a ＋ b ) b 因为 所以 5 5－1－2 平衡常数与平衡转化率 平衡转化率是指已转化的反应物占起始总量的百分比。 6 解：设平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度为 x mol·dm－3。 CO ＋ H2O ⇌ H2 ＋ CO2平衡浓度／(mol·dm－3) 0.02－x 0.02－x x x 得 x ＝ c ( H2) ＝ c(CO2) ＝ 0.015 mol·dm－3 CO的转化率为: 75% 例5-1 某温度下，反应CO(g) ＋ H2O(g) ⇌ H2O(g) ＋CO2(g) Kc ＝ 9 若CO和H2O的起始浓度皆为0.02 mol·dm－3，求CO的平衡转化率。 7 5－2 化学反应进行的方向 对于气体反应:a A(g) ＋ b B(g) ⇌ g G(g) ＋ h H(g) KӨ叫做反应的标准平衡常数 。 5－2－1 标准平衡常数KӨ 对于溶液中的反应 a A ＋ b B ⇌ g G ＋ h H Ө Ө Ө Ө Ө Ө Ө Ө Ө Ө g h a b 8 （1）标准态“Ө”定义： cӨ 称为标准浓度，定义 cӨ ＝ 1mol·L－1 pӨ 称为标准压力，定义 pӨ ＝ 100k Pa （2） KӨ 是量纲为1的常数 （3）纯液体和纯固体的摩尔分数 （4）KӨ与初始浓度无关，只与反应本身和温度有关 （5）KӨ与反应方程式写法有关 标准平衡常数K Ө的有关说明： 9 多重平衡规则：若: 反应1 ＝ 反应2 ＋ 反应3 则： K1Ө ＝ K2Ө · K3Ө 例 5－2 在同一个容器中发生下面的反应： C(s)＋ 1/2 O2(g) CO(g) CO(g)＋ 1/2 O2(g) CO2(g) (3) C(s)＋ O2(g) CO2(g) 由于反应(3)＝ 反应(1)＋反应(2)， 所以 10 5－2－2 判断化学反应的方向 对于可逆反应 a A ＋ b B ⇌ g G ＋ h H ，自发进行的方向除了用ΔrGm来判断外，亦可用某一时刻的反应商Q Ө与标准平衡常数K Ө进行判断，即 Ө Ө Ө Ө Ө Ө 11 5－3－1 化学反应等温式 上式给出了重要的热力学参数ΔrGmӨ 和 KӨ 之间的关系，为得到一些化学反应的平衡常数 KӨ 提供了方法。 Ө Ө Ө Ө Ө Ө 12 例 5－3 计算过氧化氢分解反应的标准摩尔吉布斯自由能变化，并求298 K时反应的平衡常数。 H2O2 (l) ＝ H2O (l) ＋ 1/2 O2 (g) 解：在化学热力学一章中，曾查表计算了298 K反应的 ΔrGmӨ ＝ －116.7 kJ·mol－1 由式 ΔrGmӨ ＝ － RTlnKӨ 故 298 K 时反应的平衡常数 KӨ ＝ 2.8×1020 13 5－3－2 几种热力学数据之间的关系 对