普通化学第一章 第四节 化学平衡 ?化学反应的可逆性与化学平衡 ?平衡常数 ?化学平衡移动 ?化学平衡计算举例
1 第四节 化学平衡 ？化学反应的可逆性与化学平衡 ？平衡常数 ？化学平衡移动 ？化学平衡计算举例 普通化学 第一章
化学反应的可逆性与化学平衡 1、什么是“化学反应的可逆性”? CO+H,O>C02+ H2 也可以 CO2+H2→>CO+H2O 起来写:CO+H2O、CO2+H2 既能正向进行,又能逆向进行的反应,叫“可逆反 应”。化学反应的这种性质,称为化学反应的“可逆 性′ 几乎所有的化学反应都是可逆的。所不同的只是程度上 的差别,有的可逆程度大些(如上例),有的可逆程度 小些(例如:Ag++C=AgCl)。很少有化学反应能 “进行到底”,已知进行得“最完全”的化学反应是 2 KCIO3=2 KCI+O
2 一、化学反应的可逆性与化学平衡 1、什么是“化学反应的可逆性”？ CO + H2O → CO2 + H2 也可以： CO2 + H2 → CO + H2O 合起来写： CO + H2O CO2 + H2 ——既能正向进行，又能逆向进行的反应，叫“可逆反 应”。化学反应的这种性质，称为化学反应的“可逆 性”。 *几乎所有的化学反应都是可逆的。所不同的只是程度上 的差别，有的可逆程度大些（如上例），有的可逆程度 小些（例如：Ag+ + Cl- = AgCl)。很少有化学反应能 “进行到底”，已知进行得“最完全”的化学反应是： 2 KClO3 = 2 KCl + O2
2、什么是化学平衡? —所谓化学平衡,指的是这样一种状态,此时 °正向反应的速度与逆向反应的速度相等 参与反应的物质的浓度保持一定 动态的平衡,而非化学反应停止 化学反应的可逆性的定量表征:平衡常数
3 2、什么是化学平衡？ ——所谓化学平衡，指的是这样一种状态，此时： •正向反应的速度与逆向反应的速度相等 •参与反应的物质的浓度保持一定 •动态的平衡，而非化学反应停止 化学反应的可逆性的定量表征：平衡常数
平衡常数 1、什么是“平衡常数”? 对于一个特定化学反应aA+bBD+eE △GnD=△G)+RT①p)(@p (p4/p°)(pg/p°) 当反应达到平衡状态,有rGm(T)=0 即 △rGmT)+RThp/p分(/p)° 0 (p4/p°)(pB/p) 其中:pApB、p、p是指在平衡的分压
4 二、平衡常数 1、什么是“平衡常数”？ 对于一个特定化学反应 aA + bB dD + eE 当反应达到平衡状态，有rGm(T) = 0 即： 其中：pA、pB、pD、pE是指在平衡时的分压 , , ,
对上式进行变换: RTln(pD/p)2(p/p)° p4/p°)a(pB/p°) 令 K°(T)(平衡常数) (p/p°)a(pB/p) 则有: RThK°(T)=-△rGm(T 此式给出了平衡常数与热力学状态函数之间 的关系
5 对上式进行变换： 令： 则有： 此式给出了平衡常数与热力学状态函数之间 的关系
如果是溶液中的反应,可依此类推: RT In (cn/c°)2(cg/c)° △rGn(T (CA/c)a(cB/ce)b 令 (c/c°)4(cg/c) K°(T)(平衡常数) 则有 RT Ink(T)=-△rGnT)
6 如果是溶液中的反应，可依此类推： 令： 则有：
平衡常数反应了某一个化学反应进行完全的程度 数值越大,说明反应进行得越完全 ·平衡常数可由实验的方法测定。即:当反应达到 平衡后,分别测出各反应物质的分压(或浓度) 再计算出平衡常数的数值 在同一温度下,平衡常数的数值,不随压力(浓 度)的变化而改变,是一个定值(常数)。 ·平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能相关, 是化学反应的热力学性质之
7 • 平衡常数反应了某一个化学反应进行完全的程度， 数值越大，说明反应进行得越完全。 • 平衡常数可由实验的方法测定。即：当反应达到 平衡后，分别测出各反应物质的分压（或浓度）， 再计算出平衡常数的数值。 • 在同一温度下，平衡常数的数值，不随压力（浓 度）的变化而改变，是一个定值（常数）。 • 平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能相关， 是化学反应的热力学性质之一。 注意要点：
2、平衡常数与温度的关系 RT InK°(T)=-△GR(T) G(T)=AH(T)-T△rsa(r) (吉布斯-赫姆霍兹公式) 代入上式: △rH(T)+T△SmT ΔrHf()、ΔrS(T)近似不随温度改变,则 InK(T1) △Ha RTI R lnK°(T2) △H分 RT2 两式相减得 In K T1) △rHm K(L2) R
8 2、平衡常数与温度的关系
3、平衡常数与化学反应的方向—反应商判据 从范特霍夫等温式可得出恒温恒压、任意状态下的计算公式: 4G.=1.0+RTInJ 当反应达到化学平衡时,反应平衡常数K8与标准吉布斯自由能 变有如下关系 4Gn0=- RTIn K0(因为:0=4Gn0+ RTIn K0) 两式合并: 4G.=-RT In Ke+RTInJ 或: RINk 由此得出化学反应反应商判据: 若JK0,则4Gm>0反应逆向进行
9 3、平衡常数与化学反应的方向——反应商判据 从范特霍夫等温式可得出恒温恒压、任意状态下的计算公式： rGm ＝rGm ＋RTlnJ 当反应达到化学平衡时，反应平衡常数 K 与标准吉布斯自由能 变有如下关系： rGm ＝ - RT ln K （因为： 0＝rGm ＋RTln K ） 两式合并： rGm ＝- RT ln K ＋RT lnJ 或： rGm ＝ - RT ln 由此得出化学反应反应商判据： 若J K ，则 rGm >0 反应逆向进行 K J
化学平衡移动 1、什么是“化学平衡移动”? 化学平衡是一个相对的、有条件的状态。一旦平 衡的条件发生了变化,“平衡”就被打破,化学反应 就要向某个方向进行,然后在这一新的条件下重新达 到平衡。这种由于平衡条件的变化,旧的平衡打破, 新的平衡建立的过程,就称做“化学平衡移动
10 三、化学平衡移动 1、什么是“化学平衡移动”？ 化学平衡是一个相对的、有条件的状态。一旦平 衡的条件发生了变化，“平衡”就被打破，化学反应 就要向某个方向进行，然后在这一新的条件下重新达 到平衡。这种由于平衡条件的变化，旧的平衡打破， 新的平衡建立的过程，就称做“化学平衡移动”