无机化学--第章 化学平衡.ppt

中山大学无机化学 第3章 化学平衡（Chemical Equilibrium） 一. 化学反应的可逆性（Reversibility）和可逆反应（Reversible reactions） 绝大多数化学反应都有一定可逆性： 例如: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (水煤气) 可逆性显著 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 可逆性显著 Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) 可逆程度小 只有极少数反应是“不可逆的” （单向反应） ： 例如：2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g) 可逆反应?在同一条件（温度、压力、浓度等）下，能同时向两个相反方向进行的反应。 无机化学“可逆反应”≠热力学“可逆过程” （无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”） 二、化学平衡的概念 （一）定义—可逆反应在一定条件下，正反应速率等于逆反应速率时，反应体系所处的状态，称为“化学平衡”。 例1： H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g) 二、化学平衡的概念（续） 例2：N2O4(g) 2 NO2(g) 无色 红棕色 在373 K恒温槽中反应一段时间后，反应混合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡时N2O4、NO2浓度（见下表）。 次序 起始浓度 浓度变化 平衡浓度 [NO2]2 /[N2O4] ? /mol·dm-3 /mol·dm-3 /mol·dm-3 1 从反应 N2O4 0.100 -0.060 0.040 0.36 物开始 NO2 0 +0.120 0.120 2 从产物 N2O4 0 +0.014 0.014 0.37 开始 NO2 0.100 -0.028 0.072 3 从反应混 N2O4 0.100 -0.030 0.072 0.37 合物开始 NO2 0.100 +0.060 0.160 二、化学平衡的概念（续） 平衡时 [NO2]2 /[N2O4]不变， 即达到一个“常数”—称为“平衡常数”（K）。 N2O4(g) 2 NO2(g) K = [NO2]2 /[N2O4] = 0.37 （373 K） （二）平衡常数（Equilibrium constants） 1.定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比，为一常数，称为“平衡常数”。 符号：K 。这一规律称为“化学平衡定律”。 （二）平衡常数（续） 2. 平衡常数的意义 表示在一定条件下，可逆反应所能进行的极限。 K↑，正反应彻底↑。 通常：K 107，正反应单向 K 10-7，逆反应单向 K = 10-7 ? 107，可逆反应 （二）平衡常数（续） 注意： ① 平衡常数只是温度的函数，而与反应物或产物的起始浓度无关（见表3.1）。 N2O4(g) 2 NO2(g) T / K 273 323 373 Kc 5×10-4 2.2×10-2 3.7×10-1 ② 平衡常数不涉及时间概念，不涉及反应速率。 2 SO2(g) + O2(g) = 2 SO3(g) K = 3.6 ?1024 (298 K) K 很大，但R.T.反应速率很小。 （二）平衡常数（续） ③ 平衡常数K 的书写形式和数值与方程式写法有关, K 是广度性质 (△G? = -RT ln K ) 例：N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)