第七章化学平衡 7.1化学反应的可逆性和化学平衡 7.2平衡常数 73平衡常数与Gbbs自由能变 74化学平衡的移动
第七章 化学平衡 7.2 平衡常数 7.3 平衡常数与Gibbs自由能变 7.4 化学平衡的移动 7.1 化学反应的可逆性和化学平衡
7.1化学反应的可逆性和化学平衡 Fe2O3(s)+3co(g)=2Fe(s)+3C02(g) 炼一吨Fe需多少焦炭(c)? C(s)+0.502(g)=Co(g) 是否全部的c(s)能转化成co(g),全部的Fe2O3(s)和CO 能全部转化成Fe(s)和Co2(g)? 答案:否 可逆反应,动态平衡(△G=0) 正向反应速率=逆向反应速率 平衡常数以及平衡的移动 无机化学
无机化学 7.1 化学反应的可逆性和化学平衡 Fe2O3(s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO2(g) 炼一吨 Fe 需多少焦炭（C）？ C(s) + 0.5 O2(g) = CO(g) 是否全部的C(s) 能转化成CO(g)，全部的Fe2O3(s) 和CO 能全部转化成Fe(s) 和 CO2(g)？ 答案：否！ • 可逆反应，动态平衡（G = 0） 正向反应速率 = 逆向反应速率 • 平衡常数以及平衡的移动
化学平衡的特点 [Alo Equilibrium achieved [A]eQulibrium achieved [A (rates are equal) 速 浓 率 度 Tme→ 时间 Ime→ A B 动态平衡 无机化学
无机化学 化学平衡的特点 动态平衡 浓 度 速 率 时间 A B kf kr
72平衡常数 、经验平衡常数 可逆反应:aA+bB=cC+dD 若均为气体,且在温度为T(K)时达到平衡: =K p B 其中,[PA等为平衡分压,Kp为压力平衡常数 希若在溶液中,平衡时的浓度分别为A]…, ICF[D卩 =KcKc为浓度平衡常数 b A」·[B Kp、Kc可由实验测定,称之为经验平衡常数 无机化学
无机化学 7.2 平衡常数 可逆反应：aA + bB = cC + dD 若均为气体，且在温度为 T (K) 时达到平衡： 一、经验平衡常数 Kp [P ] [P ] [P ] [P ] b B a A d D c C = 其中，[PA] 等为平衡分压，Kp 为压力平衡常数 若在溶液中，平衡时的浓度分别为[A] , Kc [A] [B] [C] [D] a b c d = Kc 为浓度平衡常数 Kp、Kc 可由实验测定，称之为经验平衡常数
例:H2(g)+I2(g)=2H(g) 实 起始浓度 平衡浓度 验(×10°mo/dm (×10mo dm)/Kc≈IHI 编 号(A)(D)(H)[H】[z】[H 2 110.67711.695 000 1.8313.12917.67 54.5 211.3549.044 3.5601.25015.59 54.6 311.3577.510 4.5650.73813.54 54.5 45 0 04.4890.4790.4793531 54.4 0010.6921.141.1418410 54.3 注:()中的为起始浓度;[|中的为平衡浓度。 在一定温度下,Kc为常数 测定平衡时各组分的浓度(或分压),通过平衡 常数表达式,可求出K 无机化学
无机化学 例: H2 (g) + I2 (g) = 2 HI(g) 起始浓度 (103 mol/dm3 ) 平衡浓度 (103 mol/dm3 ) 实 验 编 号 (H2) (I2) (HI) [H2] [I2] [HI] [H ] [I ] [HI] K c 2 2 2 = 1 10.677 11.695 0 1.831 3.129 17.67 54.5 2 11.354 9.044 0 3.560 1.250 15.59 54.6 3 11.357 7.510 0 4.565 0.738 13.54 54.5 4 0 0 4.489 0.479 0.479 3.531 54.4 5 0 0 10.692 1.141 1.141 8.410 54.3 注：（ ）中的为起始浓度；[ ]中的为平衡浓度。 • 在一定温度下，Kc 为常数 • 测定平衡时各组分的浓度（或分压），通过平衡 常数表达式，可求出K
N2(g)+3H2(9)2NH3(9) Kc NH31 IN2·[H2l NH3的合成 NH3的分解 H 2 2 时间一 时间一 b 在一定温度下,Kc相同,但平衡浓度不一定相同。 无机化学
无机化学 N2(g) + 3 H2(g) 2NH3(g) 3 2 2 2 3 [N ] [H ] [NH ] Kc = NH3的合成 NH3的分解 在一定温度下，Kc 相同，但平衡浓度不一定相同
二、平衡转化率 化学反应达到平衡状态时,体系中各物质的浓 度不再随时间而改变,这时反应物已最大限度 地转变为生成物。 利用平衡转化率来标志化学反应在某个具体条 件下的完成程度。 反应的转化率是指已转化为生成物的部分占该 反应物起始总量的百分比。 无机化学
无机化学 二、平衡转化率 ◼ 化学反应达到平衡状态时，体系中各物质的浓 度不再随时间而改变，这时反应物已最大限度 地转变为生成物。 ◼ 利用平衡转化率来标志化学反应在某个具体条 件下的完成程度。 ◼ 反应的转化率是指已转化为生成物的部分占该 反应物起始总量的百分比
三、标准平衡常数(K) g 09< [G]/[H] K [[B PPPp PpPp b B 在液相反应中把平衡浓度除以标准状态下浓度;在气 相反应中把平衡分压除以标准压强;使计算出的标准 平衡常数为一无量纲的常数。 在液相反应的K与K在数值上相等,而在气相反应的 K一般不与其K的数值相等。 无机化学
无机化学 三、标准平衡常数（K ) ◼ 在液相反应中把平衡浓度除以标准状态下浓度；在气 相反应中把平衡分压除以标准压强；使计算出的标准 平衡常数为一无量纲的常数。 ◼ 在液相反应的Kc与Kθ 在数值上相等，而在气相反应的 Kp一般不与其Kθ 的数值相等。 b B a A h H g G a b g h p p p p p p p p c B c A c H c G K = = [ ] [ ] [ ] [ ]
四、平衡常数书写的注意事项 (1)反应方程式的书写不同,平衡常数值不同。 如:273k时,反应N2O4(g)=2No2(9) 的平衡常数K=036,则 反应2No2(g)=N2O4(9)K=1/0.36=278 反应No2(g)=05N2O4(g)K=(1/036)95=17 (2)纯液体、纯固体参加反应时,其浓度(或分压)可 认为是常数,均不写进平衡常数表达式中 Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g) (3)K与温度有关,但与反应物浓度无关。 K还取决于反应物本性。 无机化学
无机化学 四、平衡常数书写的注意事项 （1）反应方程式的书写不同，平衡常数值不同。 如：273 k 时，反应 N2O4(g) = 2NO2(g) 的平衡常数 Kθ = 0.36, 则 反应 2NO2(g) = N2O4(g) Kθ = 1/0.36 = 2.78 反应 NO2(g) = 0.5 N2O4(g) Kθ = (1/0.36)0.5 = 1.7 （2）纯液体、纯固体参加反应时，其浓度（或分压）可 认为是常数，均不写进平衡常数表达式中。 Fe3O4(s) + 4 H2(g) = 3 Fe(s) + 4 H2O(g) （3）K 与温度有关， 但与反应物浓度无关。 K 还取决于反应物本性
五、化学反应的限度与平衡常数K K反映了在给定温度下,反应的限度。 K值大,反应容易进行。 般认为, (1)K≥10+7 自发,反应彻底 (2)K≤10-7 非自发,不能进行 (3)10+7≥K≥10 定程度进行 反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过实验条 件促进平衡的移动 怎样求K? (1)测定 (2)热力学计算 无机化学
无机化学 五、化学反应的限度与平衡常数K K 反映了在给定温度下，反应的限度。 K值大，反应容易进行。 一般认为， （1） K 10+7 自发，反应彻底 （2） K 10 -7 非自发，不能进行 （3） 10+7 K 10 -7 一定程度进行 反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过实验条 件促进平衡的移动。 怎样求K? （1）测定 （2）热力学计算