第3章-化学平衡课件.ppt

1、2022年年12月月16日日2时时43分分1 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液3.1.1 3.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程3.1.2 3.1.2 道尔顿（道尔顿（dalton)dalton)分压定律分压定律 3.1.3 3.1.3 标准溶液标准溶液 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液3.1.1 3.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程pVnRTp Pa，V m3，TK，R8.314Jmol-1K-1 T=273.15+t 绝对温标绝对温标(度度)t 可写作：可写作：RTMmpV pMRT例例1在温度为在温度为400K，压力为，压力为200kPa的条件下，体积为的条件下，体

2、积为20.0dm3的二氧化碳气体的物质的量及质量各是多少？的二氧化碳气体的物质的量及质量各是多少？pVnRTmol20.1K400KmolJ314.8m100.20Pa1020011333RTPVn2022年年12月月16日日2时时43分分2解：解：根据根据 得得)(8.2501.4420.1)CO(2gnMm 组分气体组分气体理想气体混合物中每一种气体理想气体混合物中每一种气体 分压分压组分气体组分气体i在相同温度下占有与混合气体相同在相同温度下占有与混合气体相同 体积时体积时所产生的压力所产生的压力VRTnpii3.1.2 3.1.2 道尔顿（道尔顿（dalton)dalton)分压定律分

3、压定律 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和 p=p1+p2+或或 p=pi 分压定律分压定律2022年年12月月16日日2时时43分分3 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液,11VRTnpVRTnVRTnp21n=n1+n2+VnRTp VRTnn21 ,22VRTnp分压的求解分压的求解iiixnnppVnRTp pxpnnpiiix i i 组分的摩尔分数组分的摩尔分数VRTnpii2022年年12月月16日日2时时43分分4 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液例题例题2 某容器中含有某容器中含有NH3、O2、N2等气体的混合物

4、。取样分析等气体的混合物。取样分析后后,其中其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压混合气体的总压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。试计算各组分气体的分压。解：解：n=n（NH3）+n（O2）+n（N2）=0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol 2022年年12月月16日日2时时43分分5pnnpxp333NH)(NH)NH(35.5kPakPa0.133200.1320.0pnnpxp)O()O()O(22220.0kPakPa5.35320.0180.0p(N2)=p-p(N

5、H3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液分压定律的应用实例2022年年12月月16日日2时时43分分6例例3 在在17，99.3 kPa 下下,用排水取气法收集氮气用排水取气法收集氮气150ml。求在标。求在标准状况下气体经干燥后的体积。（已知准状况下气体经干燥后的体积。（已知17时水的饱和蒸汽压为时水的饱和蒸汽压为1.93 kPa)3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液2N2N2N000TVPTVP解：解：P=P(H2O)+P(N2)=99.3kPa P(H2O)=1.93kPa P(N2)=P-P(H2O)=99.3

6、-1.93=97.37 kPa 标准状况：标准状况：0，100kPa,即即 P0=100kPa,T0=273.15K P(N2)=97.37kPa,T(N2)=273.15+17=290.15K V(N2)=150ml 根据理想气体方程：根据理想气体方程：2022年年12月月16日日2时时43分分72N002N2N0TPTVPV ml5.13715.29010015.27315037.97 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液2022年年12月月16日日2时时43分分83.1.3 3.1.3 标准溶液标准溶液1.基准物质基准物质 基准物质，必须满足下列要求：基准物质，必须满足下列要求：1)实际

7、组成应与其化学式完全相符。例如：实际组成应与其化学式完全相符。例如：Na2B4O710H2O(硼硼砂砂),其中结晶水的含量也要与化学式完全相符其中结晶水的含量也要与化学式完全相符2)纯度高，杂质含量不超过纯度高，杂质含量不超过0.1%，一般用优级纯，一般用优级纯(GR)试剂或分试剂或分析纯析纯(AR)试剂。试剂。3)性质稳定。不分解，不吸潮，不吸收空气中的二氧化碳，不性质稳定。不分解，不吸潮，不吸收空气中的二氧化碳，不失去结晶水等。失去结晶水等。4)基准物质应尽可能有较大的摩尔质量，以减少称量误差。基准物质应尽可能有较大的摩尔质量，以减少称量误差。已知准确浓度的溶液已知准确浓度的溶液 3.1

8、3.1 气体与溶液气体与溶液1）直接法）直接法：直接法就是准确称取一定量的基准物质，溶解后用：直接法就是准确称取一定量的基准物质，溶解后用容量瓶定容，然后根据基准物质的质量和定容的体积计算出该容量瓶定容，然后根据基准物质的质量和定容的体积计算出该标准溶液的准确浓度。只有基准物质才可以用来直接配制标准标准溶液的准确浓度。只有基准物质才可以用来直接配制标准溶液溶液 2）间接法）间接法：又称标定法：又称标定法 2.标准溶液的配制标准溶液的配制 直接法和间接法两种直接法和间接法两种 2022年年12月月16日日2时时43分分9 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液2022年年12月月16日日2时时43

9、分分10解：解：5A +2B=2P 5 2 x 0.02(2030)mmol 滴定体积滴定体积 2030mlx=50.02(2030)2=1.01.5mmolm=130(1.01.5)10-3=0.130.1950.10.2g 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液 例例4 某基准物某基准物A的摩尔质量为的摩尔质量为130g mol 1，用它标定，用它标定0.02mol dm 3 的的B溶液。假定反应为溶液。假定反应为5A+2B=2P，则每份基准物，则每份基准物的称取量（单位的称取量（单位:g）应为应为 A.0.020.03；B.0.060.07；C.0.10.2；D.0.20.4在滴定分析中，

10、一般滴定体积为在滴定分析中，一般滴定体积为2030ml3.3.基本单元及溶液浓度基本单元及溶液浓度1)基本单元的选择基本单元的选择 基本单元基本单元(basic cell)系统系统(system)中的基本组分，可以是分子、中的基本组分，可以是分子、原子、离子、电子及其它粒子，也可以是这些粒子的特定组合，还可以原子、离子、电子及其它粒子，也可以是这些粒子的特定组合，还可以指某一特定的过程或反应指某一特定的过程或反应 如：如：H2SO4、1/2 H2SO4是两个不同的基本单元，是两个不同的基本单元，1mol H2SO4 可以可以与与2mol NaOH反应，而反应，而1mol 1/2 H2SO4 只

11、能与只能与1mol NaOH反应。再如：反应。再如：3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液OH2O2H222OHO2/1H222是两个不同反应基本单元，是两个不同反应基本单元，1mol 这样的反应，前者生成这样的反应，前者生成2mol水，而后者水，而后者则生成则生成1mol水水2022年年12月月16日日2时时43分分121mol(KMnO4)表示表示6.0231023个个KMnO4，式量为，式量为158.03g/mol1mol(1/5KMnO4)表示表示6.0231023个个1/5KMnO4，式量为，式量为158.03/5=31.61g/mol1mol(H2SO4）表示）表示6.0231023

12、个个H2SO4，式量为，式量为98.0g/mol1mol(1/2H2SO4）表示）表示6.0231023个个1/2 H2SO4，式量为，式量为98.0/2=49.0g/mol例例5 计算计算158.03gKMnO4中中KMnO4及及1/5KMnO4的物质的量的物质的量已知：已知：M(KMnO4)=158.03g/mol。解：解：M(KMnO4)=158.03g/mol M(1/5KMnO4)=1/5158.03g/mol n(KMnO4)=158.03158.03=1.0000mol n(1/5KMnO4)=158.031/5 158.03=5.0000mol 3.1 3.1 气体与溶液气体与

13、溶液基本单元的选择不同，对应的物质的量是不同的，如基本单元的选择不同，对应的物质的量是不同的，如2)溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 浓度还可以用其他的表示方法，如：质量摩尔浓度（浓度还可以用其他的表示方法，如：质量摩尔浓度（mol/kg），体），体积浓度（体积分数，积浓度（体积分数，%），百分比浓度（质量分数，），百分比浓度（质量分数，%），质量体积浓），质量体积浓度（密度，度（密度，g/ml）等等。）等等。BBncV 式中式中nB表示基本单元的物质的量表示基本单元的物质的量(mol)，V表示溶液的体积表示溶液的体积(dm3或或L)。浓度单位用摩尔每立方分米浓度单位用摩尔每立方分米(mo

14、ldm-3或或molL-1)2022年年12月月16日日2时时43分分133)分析浓度和平衡浓度分析浓度和平衡浓度分析浓度分析浓度根据溶质的物质的量和溶液的体积计算得到的浓度，常用符根据溶质的物质的量和溶液的体积计算得到的浓度，常用符号号c表示，也称为溶质总浓度，如用表示，也称为溶质总浓度，如用0.10molHAc配制成配制成1.0L溶液，则其分析溶液，则其分析浓度为浓度为0.10mol/L。平衡浓度平衡浓度溶液体系在平衡状态下，各种存在形式的浓度。如上述溶液体系在平衡状态下，各种存在形式的浓度。如上述HAc溶液，因溶液，因HAc在水中存在解离：在水中存在解离：HAc=Ac-+H+，既，既HA

15、c在水中具有两种存在水中具有两种存在形式，在形式，HAc和和Ac-,平衡时平衡时HAc的浓度必然小于的浓度必然小于0.10mol/L。平衡时平衡时HAc和和Ac-的浓度就称为平衡浓度，用的浓度就称为平衡浓度，用 表示表示，如，如Ac-和和HAc分别表示分别表示Ac-和和HAc的平衡浓度。但的平衡浓度。但Ac-+HAc=c，既，既有关组分平衡浓度之和等于分析浓度有关组分平衡浓度之和等于分析浓度 3.1 3.1 气体与溶液气体与溶液2022年年12月月16日日2时时43分分143.2 3.2 化学热力学基础化学热力学基础(自由学习自由学习)3.2.1 3.2.1 热力学术语和基本概念热力学术语和基

16、本概念3.2.2 3.2.2 热力学第一定律热力学第一定律3.2.3 3.2.3 盖斯定律（盖斯定律（HessHess定律）定律）3.2.4 3.2.4 热力学第二定律热力学第二定律3.2.5 3.2.5 吉布斯（吉布斯（Gibbs)Gibbs)自由能自由能1.系统和环境系统和环境系统系统：被研究对象：被研究对象环境环境:系统外与其密切相关的部分系统外与其密切相关的部分敞开系统敞开系统:与环境有物质交换也有能量交换与环境有物质交换也有能量交换封闭系统封闭系统:与环境无物质交换有能量交换与环境无物质交换有能量交换隔离系统隔离系统:与环境无物质、能量交换与环境无物质、能量交换3.2.1 3.2.1

17、 热力学术语和基本概念热力学术语和基本概念2.状态和状态函数状态和状态函数状态状态：系统宏观性质：系统宏观性质(p,T,V,n,U,H,S.)的综合表现的综合表现状态函数状态函数:描述系统性质的物理量，描述系统性质的物理量，(p,V,T)特点特点:(1)状态一定状态一定,状态函数一定状态函数一定 (2)状态变化状态变化,状态函数也随之而变状态函数也随之而变,且状态函数的变化值且状态函数的变化值只与始态、终态有关只与始态、终态有关,而与变化途径无关而与变化途径无关P1=100kPaV1=2m3T1=298.15P2=00kPaV2=m3T2=298.15加压加压P=1000kPaV=.2m3T=

18、298.15始态始态终态终态加加压压减压减压例如：例如：3.2.1 3.2.1 热力学术语和基本概念热力学术语和基本概念3.过程过程,途径和可逆过程途径和可逆过程定温过程定温过程:T1=T2=T T=0，始态和终态温度同，始态和终态温度同定压过程定压过程:p1=p2=pex P=0,整个过程不变整个过程不变定容过程定容过程:V1=V2=Vex V=0，整个过程不变，整个过程不变 注意：定压、定容与定温不同注意：定压、定容与定温不同途径途径:状态变化所经历的具体步骤或过程状态变化所经历的具体步骤或过程可逆过程可逆过程:系统从终态到始态时系统从终态到始态时,消除了对环境产生的一切影响消除了对环境产

19、生的一切影响;可逆过程是理想化过程可逆过程是理想化过程,无限接近热力学平衡态无限接近热力学平衡态过程：状态变化中的一个经历过程：状态变化中的一个经历3.2.1 3.2.1 热力学术语和基本概念热力学术语和基本概念2）功）功(W )2022年年12月月16日日2时时43分分18 系统与环境之间由于存在温差而传递的能量系统与环境之间由于存在温差而传递的能量Q 热不是状态函数。规定：热不是状态函数。规定：系统吸热系统吸热:Q 0 系统放热系统放热:Q 04.4.热和功热和功 1 1）热）热(Q Q )3.2.1 3.2.1 热力学术语和基本概念热力学术语和基本概念 系统与环境之间除热之外以其它形式传

20、递的能量系统与环境之间除热之外以其它形式传递的能量。规定规定：系统对环境做功，系统对环境做功，W0体积功体积功体积变化反抗外力所作的功体积变化反抗外力所作的功非体积功非体积功体积功以外的功，如电功等体积功以外的功，如电功等 功不是状态函数！功不是状态函数！体系中所蕴藏的总能量叫做热力学能体系中所蕴藏的总能量叫做热力学能热力学能热力学能(U):系统内部所有微观粒子的全部能量之和系统内部所有微观粒子的全部能量之和 也称内能也称内能 U是状态函数是状态函数状态一定，内能具有定值状态一定，内能具有定值UUU12热力学能变化只与始态、终态有关，而与变化途径无关。即热力学能变化只与始态、终态有关，而与变化

21、途径无关。即5.热力学能热力学能3.2.1 3.2.1 热力学术语和基本概念热力学术语和基本概念所以所以封闭体系的热力学第一定律封闭体系的热力学第一定律可写为：可写为：WQUU12WQUU12得功得功W2Q 1UU 吸热 热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。即：热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。即：U体系体系+U环境环境=定值定值3.2.2 热力学第一定律热力学第一定律 1.热力学第一定律热力学第一定律对于一个封闭体系：对于一个封闭体系：对于一个封闭的系统，假如在变化过程中只做膨胀功对于一个封闭的系统，假如在变化过程中只做膨胀功（体积功）时，如果（体积功）时，如果 1)定容过程定

22、容过程：即即UQVQV为定容反应热，等于体系内能变化为定容反应热，等于体系内能变化 即：在等容过程中，体系所吸收的热量全部用于增加体即：在等容过程中，体系所吸收的热量全部用于增加体系的内能（热力学能）系的内能（热力学能）2）定压过程）定压过程，即：，即：p1=p2=pex ,）（12VVpQUexp111222)(VpUVpUQp112212VpVpQUUp1212VVpQUUexp3.2.2 3.2.2 热力学第一定律热力学第一定律2.2.焓及焓变焓及焓变HHHQp1200HH，放热反应吸热反应焓：焓：焓变：焓变：pVUH Qp-等压反应热，等于体系的焓变等压反应热，等于体系的焓变VpUH3

23、.2.2 3.2.2 热力学第一定律热力学第一定律111222)(VpUVpUQp）（12VVpQUexp）（12VVpUQexp 在温度在温度T下下,由参考状态单质生成由参考状态单质生成1mol物质物质B的标准摩尔焓变的标准摩尔焓变,称为物质称为物质B的标准摩尔生成焓。的标准摩尔生成焓。(参考状态参考状态标准态下最稳定态标准态下最稳定态),B(mfTH相态 gOHgO21gH2220),(mfTH参考态单质-1molkJ单位是参考状态参考状态P(白白)C(石墨）石墨）S(斜方）斜方）H+(aq)-12mfmolkJ82.241K15.298g,O,H H各物质在各物质在298.15K下的标准

24、生成焓见下的标准生成焓见p456附录附录63.2.3 3.2.3 盖斯定律（盖斯定律（HessHess定律）定律）1.1.标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓反应物反应物最终产物最终产物中间产物中间产物或)m(rmriHHm,2rm,1rmr HHHm,2rHmrHm,1rH 化学反应不管是一步完成还是分几步完成，过程的热效应总化学反应不管是一步完成还是分几步完成，过程的热效应总是相同的是相同的2.Hess定律定律注意：这种注意：这种关系是在一关系是在一步完成与多步完成与多步完成中的步完成中的每一分步均每一分步均在相同条件在相同条件下进行时才下进行时才成立的成立的m,2rm,1rmr HHH标准态标准

25、态3.2.3 3.2.3 盖斯定律（盖斯定律（HessHess定律）定律）3.2.4 热力学第二定律热力学第二定律自发性自发性不需要外力帮助就能自发进行不需要外力帮助就能自发进行 如：苹果落地、玻璃杯落地打碎、气体扩散等如：苹果落地、玻璃杯落地打碎、气体扩散等 这些过程的特点：这些过程的特点：（1）体系能量减小）体系能量减小自发过程中体系释放出能量自发过程中体系释放出能量（2）自发分散）自发分散导致体系更混乱（混乱度加大）导致体系更混乱（混乱度加大）混乱度混乱度热力学函数热力学函数熵（熵（S)2.熵及热力学第二定律熵及热力学第二定律 熵熵熵是描述体系混乱度的热力学函数熵是描述体系混乱度的热力学

26、函数,熵越大熵越大,体系的混体系的混乱度越大。和其他热力学函数一样，熵也是一个状乱度越大。和其他热力学函数一样，熵也是一个状态函数，过程的熵变态函数，过程的熵变S只与始态和终态有关，而与只与始态和终态有关，而与途径无关途径无关1.1.化学反应的自发性化学反应的自发性自发过程的混乱度增加，即熵增加，这就是热力学第二定律自发过程的混乱度增加，即熵增加，这就是热力学第二定律对于纯净物质的完整晶体，在热力学对于纯净物质的完整晶体，在热力学0K时，分子间排列整时，分子间排列整齐，且分子的任何热运动也停止了，这时体系完全有序化，体系齐，且分子的任何热运动也停止了，这时体系完全有序化，体系的混乱度可视为零，

27、即熵为零。的混乱度可视为零，即熵为零。这就是热力学第三定律。这就是热力学第三定律。即：在即：在热力学温度热力学温度0K时，任何纯物质完整晶体的熵值为零。时，任何纯物质完整晶体的熵值为零。TK与与0K的的熵值之差：熵值之差：TTSSSS0在标准态下在标准态下1mol物质的熵值称为该物质的物质的熵值称为该物质的标准摩尔熵标准摩尔熵(or 标准熵标准熵)，用用 表示，表示，单位为：单位为：J.mol-1.K-1。mS3.3.热力学第三定律热力学第三定律3.2.4 3.2.4 热力学第二定律热力学第二定律TQr各物质在各物质在298.15K下的标准熵见下的标准熵见p456附录附录63.2.5 吉布斯（

28、吉布斯（Gibbs)自由能自由能对于等温等压过程：对于等温等压过程：HQr体系体系环境HQQTHTQS体系环境环境THSSSS体系体系环境体系孤立体系体系孤立HSTST体系体系孤立即：STHST对于自发过程对于自发过程：所以必有所以必有:即即在等温等压下自发过程在等温等压下自发过程有：有：0孤立S0体系体系STH0STH则则GSTH所以对于自发过程，有：所以对于自发过程，有：G 0 STHG G0 自发过程自发过程 G=0 平衡状态，化学反应的限度平衡状态，化学反应的限度 G 0 不可能自发进行的过程不可能自发进行的过程T、H、S均为状态函数，均为状态函数，G也是状态函数，称为也是状态函数，称

29、为Gibbs(吉布斯吉布斯)自自由能，也称自由焓由能，也称自由焓G的物理意义：在的物理意义：在等温等压过程等温等压过程中，被用于做非体积功的中，被用于做非体积功的最大值最大值G与过程自发性的关系与过程自发性的关系3.2.5 吉布斯（吉布斯（Gibbs)自由能自由能假设：假设：G=H-TS用热力学函数可以判断过程发生的可能性用热力学函数可以判断过程发生的可能性3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数3.3.1 化学反应的可逆性及化学平衡化学反应的可逆性及化学平衡3.3.2 平衡常数平衡常数2022年年12月月16日日2时时43分分293.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数2022年年1

30、2月月16日日2时时43分分30可逆性可逆性：在同一条件下在同一条件下，既能向一个方向进行，又能，既能向一个方向进行，又能 向相反方向进行向相反方向进行 化学反应是原子之间的化合或化合着的原子分解化学反应是原子之间的化合或化合着的原子分解的过程，反应过程中矛盾的双方不能孤立存在的过程，反应过程中矛盾的双方不能孤立存在 任何任何反应都具有一定的可逆性反应都具有一定的可逆性，但不同的反应，但不同的反应可可逆的程度不同逆的程度不同，各反应进行的，各反应进行的限度限度就不一样，就不一样，可逆程可逆程度小，反应进行的限度大，反之亦反之度小，反应进行的限度大，反之亦反之3.3.1 化学反应的可逆性及化学平

31、衡化学反应的可逆性及化学平衡正、逆反应速率相等时体系所处的一种状态正、逆反应速率相等时体系所处的一种状态（逆）（正化学平衡：化学平衡：I2+H2 2HI 化学平衡化学平衡条件平衡条件平衡3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数2022年年12月月16日日2时时43分分31是是 G=0 的状态，的状态，是是化学反应的限度化学反应的限度化学反应平衡的特征：化学反应平衡的特征：（1）化学平衡是动态平衡）化学平衡是动态平衡 （2）系统的组成不再随时间而变）系统的组成不再随时间而变 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关）平衡组成与达到平衡的途径无关平衡状态平衡状态化学反应达到的最大限度化学反应达到的最

32、大限度2022年年12月月16日日2时时43分分323.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数2022年年12月月16日日2时时43分分333.3.2 平衡常数平衡常数 1.经验（试验）平衡常数经验（试验）平衡常数 式中式中a,b,c,d称为化学反应的计量系数，常用称为化学反应的计量系数，常用v表示。反应表示。反应物的物的v为负值，生成物的为负值，生成物的v为正值。为正值。A、B、C、D的的v为分别：为分别：vA=-a，vB=-b，vE=e，vD=d 0=eE+dD-aA-bB 反应平衡时：反应平衡时：A、B、C、D的浓度不再改变，所以的浓度不再改变，所以）常数（CbaedKBAED浓度平衡

33、常数浓度平衡常数对于可逆反应对于可逆反应 aA+bB eE+dDIHHI222CK例如：例如：H2(g)+I2(g)2HI(g)3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数 对于气相反应，平衡常数可以写为：对于气相反应，平衡常数可以写为：）常数（pbaedKppppBAED称为压力平衡常数称为压力平衡常数 对于同时有气、固和溶液参加的反应对于同时有气、固和溶液参加的反应,如如 ）常数（KppbadBAD混合平衡常数混合平衡常数aA(g)+bB(aq)+f F(l)eE(s)+dD(g）2022年年12月月16日日2时时43分分343.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数在一定温度下，反应达

34、到平衡时，有关物种的浓度（或分压在一定温度下，反应达到平衡时，有关物种的浓度（或分压力）以其相应的力）以其相应的化学计量系数化学计量系数为方次的乘积是一个常数为方次的乘积是一个常数称为试验（经验）平衡常数，既称为试验（经验）平衡常数，既化学平衡定律化学平衡定律(试验平衡常数试验平衡常数具有单位具有单位)2022年年12月月16日日2时时43分分353.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数）常数（Kcviii若为气体，式中若为气体，式中ci表示表示i的分压的分压2022年年12月月16日日2时时43分分362.标准平衡常数标准平衡常数a-有关物种在平衡状态的相对浓度或相对分压力有关物种在平衡

35、状态的相对浓度或相对分压力对于反应：对于反应：aA+bB=eE+f F当反应处于平衡状态时，当反应处于平衡状态时，G=0,其平衡常数可表示为其平衡常数可表示为bafeaaaaKBAFE是热力学平衡常数，是由热力学函是热力学平衡常数，是由热力学函数决定的：数决定的：0lnKRTGG3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数lnKRTG对于气体对于气体：标准压力，标准压力，100KPappa pCCa C对于溶液对于溶液：标准浓度标准浓度,1mol.dm-32022年年12月月16日日2时时43分分37相对浓度或相对分压力可定义为：相对浓度或相对分压力可定义为：K标准平衡常数标准平衡常数a 无量

36、纲，或量纲为无量纲，或量纲为1所以：标准平衡常数所以：标准平衡常数K的量纲为的量纲为1 说明：相对平衡浓度用说明：相对平衡浓度用a表示，任意状态下浓度用表示，任意状态下浓度用 a 表示表示3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数对于气相反应对于气相反应如如/)I()H(2)HI(22ppppppK)2HI(g (g)I(g)H222022年年12月月16日日2时时43分分38 对于溶液中的反应对于溶液中的反应232224FeSnFeSn/C/C/C/CK Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数说明：说明：（1）K

37、量纲（单位）为量纲（单位）为1（2）K只是温度的函数，与浓度、分压无关只是温度的函数，与浓度、分压无关2022年年12月月16日日2时时43分分39对于一般的化学反应对于一般的化学反应 bCappeCdppK/B/E/ADF(l)E(aq)D(g)C(s)B(aq)A(g)fedcba3.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数/1)(I(H2)2(HI)2ppppppK21121)(I21)(H(HI)2)(/22KppppppK（3）标准平衡常数表达式必需与化学反应计量式相对应）标准平衡常数表达式必需与化学反应计量式相对应如：如：112223)(/(HI)/)(I/)(HKppppppK1

38、222HI(g)(g)I(g)HK222 HI(g)(g)I21(g)H21K322 (g)I(g)H HI(g)2K2022年年12月月16日日2时时43分分403.3 化学平衡及平衡常数化学平衡及平衡常数2022年年12月月16日日2时时43分分413.4 3.4 多重平衡原理多重平衡原理3.4 多重平衡原理多重平衡原理一种或几种物质同时参与几个不同的反应一种或几种物质同时参与几个不同的反应 可以是反应物也可以是产物可以是反应物也可以是产物 当体系中的有关化学反应都达到平衡时，称为当体系中的有关化学反应都达到平衡时，称为多重平衡或多重平衡或同时平衡同时平衡 多重平衡体系多重平衡体系多重平衡

39、的平衡常数具有一定的关系，可以由已知的平衡常数多重平衡的平衡常数具有一定的关系，可以由已知的平衡常数计算得到未知的平衡常数计算得到未知的平衡常数2022年年12月月16日日2时时43分分42例例4 已知已知25时反应时反应1K （1）2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的的 =0.452K（2）I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的的 =0.051计算反应计算反应（3）2BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的的 。3K反应反应（1）+（2）得：）得：2ClBr(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)45.02BrClClBr122aaaK2022年年12月月16

40、日日2时时43分分43051.022IBr2IBr2aaaK222222IBr2IBr2BrClClBrI2BrClCl2IBr3aaaaaaaaaaK213KKK3.4 多重平衡原理多重平衡原理023.0051.045.021KK解：解：123/KKK 例例5 已知已知25时反应时反应1K（1）2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的的 =0.45(2)2ClBr(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的的23.02K计算反应计算反应（3）I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的的 。3K(2)-(1)得得 I2(g)+Br2(g)2IBr(g)2022年年12月月16日日2时时4

41、3分分4445.02BrClClBr122aaaK23.022I2BrClCl2IBr2aaaaK2BrClClBrI2BrClCl2IBrIBr2IBr3/222222aaaaaaaaaaK3.4 多重平衡原理多重平衡原理051.045.0/023.0/12KK解：解：2022年年12月月16日日2时时43分分453.5.1 3.5.1 判断反应的程度判断反应的程度3.5.2 3.5.2 预测反应方向预测反应方向3.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用3.5.3 3.5.3 计算平衡组成计算平衡组成3.5.1 判断反应的程度判断反应的程度K愈大，反应进行得愈完全愈大，反应进行得愈完全K愈

42、小，反应进行得愈不完全愈小，反应进行得愈不完全K不太大也不太小不太大也不太小(如如 10-3 K 103),反应物部分地转化为生成物反应物部分地转化为生成物2022年年12月月16日日2时时43分分463.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用2022年年12月月16日日2时时43分分473.5.2 预测反应方向预测反应方向badebadeccppccppaaaaJ)/()/()/()/()()()()(BADEBADE 反应反应 aA(g)+bB(aq)+cC(s)=eE(g)+dD(aq)+fD(l)在任意状态下，有关物种的浓度关系可表示为：在任意状态下，有关物种的浓度关系可表示为：反应

43、商反应商3.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用反应方向的商判据反应方向的商判据J K 反应逆向自发进行。反应逆向自发进行。2022年年12月月16日日2时时43分分48由由J 和和K的相对大小可以判断反应进行的方向的相对大小可以判断反应进行的方向3.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用例例8 反应反应 CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)在在恒温恒容恒温恒容条件下进行。已知条件下进行。已知373K时时K=1.5 108。反。反应开始时应开始时c0(CO)=0.0350moldm-3，c0(Cl2)=0.0270 moldm-3，c0(COCl2)=0。计算。计算373K反应达到

44、平衡时各物种的分压和反应达到平衡时各物种的分压和CO的平衡转化率。的平衡转化率。3.5.3 3.5.3 计算平衡组成计算平衡组成解：解：CO(g)+Cl2(g)COCl 2(g)开始开始cB/(moldm-3)0.0350 0.0270 0开始开始pB/kPa 108.5 83.7 0平衡平衡pB/kPa 108.5-(83.7-x)x (83.7-x)=24.8+x2022年年12月月16日日2时时43分分493.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用RTCp)B()B()100)(1008.24(100/7.83/ClCO COCl22xxxppppppK8105.1 因因K很大很大,x

45、很小很小,则则 83.7-x 83.7,24.8+x 24.88105.18.241007.83x6103.2x平衡时平衡时:p(CO)=24.8kPa p(Cl2)=2.3 10-6 kPa p(COCl2)=83.7kPa%100CO0COeqCO0COppp%1005.1088.245.108%1.772022年年12月月16日日2时时43分分503.5 3.5 平衡常数的应用平衡常数的应用2022年年12月月16日日2时时43分分513.6.1 3.6.1 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响3.6 3.6 化学平衡的移动化学平衡的移动3.6.2 3.6.2 压力对化学平衡的影响压

46、力对化学平衡的影响3.6.3 3.6.3 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响3.6.4 Le Chatelier 3.6.4 Le Chatelier 原理原理3.6.1 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响对于溶液中的化学反应对于溶液中的化学反应，平衡时，平衡时，J=K 当当c(反应物反应物)增大或增大或c(生成物生成物)减小时减小时 J K 平衡向逆向移动平衡向逆向移动化学平衡的移动化学平衡的移动 当外界条件改变时，化学反应从一种平衡状当外界条件改变时，化学反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程态转变到另一种平衡状态的过程3.6 3.6 化学平衡的移动化学平衡的移动例如：例

47、如：25C时，反应时，反应 Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的的K=3.2。平衡时平衡时,J =K 当增大当增大Fe2+的浓度，的浓度，或减小或减小Fe3+的浓度时，会导致的浓度时，会导致 J K平衡向正向移动，可以提高平衡向正向移动，可以提高Ag+的转化率的转化率2022年年12月月16日日2时时43分分523.6.2 压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响(1)部分物种分压的变化部分物种分压的变化 如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减小生成物如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减小生成物的分压，使的分压，使J 减小，导致减小，导致J K，平衡，平

48、衡向逆向移动。向逆向移动。(2)体积改变引起压力的变化体积改变引起压力的变化对于有气体参与的化学反应对于有气体参与的化学反应bazyppppppppK/BAZY平衡时平衡时 aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)2022年年12月月16日日2时时43分分533.6 化学平衡的移动化学平衡的移动B KxJ恒温下恒温下压缩为原体积的压缩为原体积的 时时1/1xx)/()/()/(/BAYZKxbpxpapxpzpxpypxpJbazy）（即即对于气体分子数增加的反应对于气体分子数增加的反应即即向气体分子数减小的方向移动向气体分子数减小的方向移动x VB 1J K平衡向逆向移动平衡向逆向移动

49、B 02022年年12月月16日日2时时43分分543.6 化学平衡的移动化学平衡的移动对于气体分子数减小的反应对于气体分子数减小的反应 例例9 某容器中充有某容器中充有N2O4(g)和和NO2(g)混合物，混合物，n(N2O4):n(NO2)=10.0:1.0。在。在308K,0.100MPa条件下条件下,发生反应发生反应:N2O4(g)NO2(g)K=0.315 (1)计算平衡时各物质的分压；计算平衡时各物质的分压；(2)使该反应系统体积减小到原来的使该反应系统体积减小到原来的1/2，反应在，反应在308K，0.200MPa条件下进行，平衡向何方移动？在新的平衡条件下，条件下进行，平衡向何

50、方移动？在新的平衡条件下，系统内各组分的分压改变了多少？系统内各组分的分压改变了多少？即即向气体分子数减小的方向移动向气体分子数减小的方向移动 B 0 x VB 1J K平衡向正向移动平衡向正向移动对于反应前后气体分子数不变的反应对于反应前后气体分子数不变的反应 平衡不移动平衡不移动 B=0 x B=1J=K2022年年12月月16日日2时时43分分553.6 化学平衡的移动化学平衡的移动解解：(1)反应在恒温恒压条件下进行反应在恒温恒压条件下进行 以以1molN2O4为计算基准，设平衡时消耗为计算基准，设平衡时消耗N2O4 x mol N2O4(g)2NO2(g)开始时开始时nB/mol 1