无机化学 化学平衡.ppt

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 浓度的影响： 在恒温下增加反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向着正方向进行；相反，减小反应物的浓度或者增加生成物的浓度，平衡向着逆反应方向移动。 压力对没有气体参与的液态反应和固体反应的平衡影响很小。 压力对反应前后气体分子数不改变的平衡体系没有影响。 压力对化学平衡的影响 恒温下增加压力，平衡向着气体分子数减少的方向移动。 反之，降低总压力，平衡向着气体分子增多的方向移动。 根据热力学等温方程式ΔrGm = ΔrGm + RT lnQ及 ΔrGm = -RT ln K ，合并此两式可得 温度对平衡的影响 上式称为范特霍夫 (J. H. van’t Hoff )等压方程式。 J. H. van’t Hoff (1852~1911) 荷兰物理化学家，因发现溶液中化学动力学法则和渗透压的规律荣获1901年诺贝尔化学奖。 由于ln K = -ΔrGm / RT 和?rGm = ?r Hm ? T?r Sm 可得 设某一反应在不同温度 T1 和 T2 时的平衡常数分别为K1 和K2 ，则 K/T ln K ① ?rHm 0 放热反应 ② ?r Hm 0 吸热反应 不同热效应时 ln K 与 1/T 关系图 化学平衡的移动或化学反应的方向是考虑反应的自发性，决定于?rGm是否小于零；而化学平衡则是考虑反应的限度，即平衡常数，它取决于 ?rGm (注意不是?rGm)数值的大小。 特别注意： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 本 章 要 求： 熟悉平衡常数的表达方法，不同平衡常数的 含义及其相互关系以及平衡常数的物理意义。 (2) 熟练平衡移动的原理和有关平衡常数的计算。 (3) 掌握影响化学平衡的因素。 第3章 化学平衡 3.1 化学平衡 3.1.1 化学平衡的定义与特征 在一定条件下，一个反应既可按反应方程式从左向右进行，也可从右向左进行，这叫做反应的可逆性。 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 向右进行的反应叫正反应，向左的反应叫逆反应。 化学反应的这种性质叫做反应的可逆性。 所谓化学平衡是在可逆反应体系中，正反应和逆反应速率相等时反应物和生成物不再随时间改变的状态。 组成体系的各种物质都处于同一相（气相，液相等）中叫均相平衡。 组成体系的各种物质处于不同的相中叫做非均相平衡。 CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 均相平衡 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 非均相平衡 化学平衡具有以下特征： （1）化学平衡是一种动态平衡。 总的结果各物质的浓度都保持不变，反应物与生成物处于动态平衡。 （2）化学平衡与起始状态无关，既可从反应物开始，也可以从生成物开始。 （3）化学平衡是有条件的。 3.1.2 平衡常数 对于恒温恒压下不做非体积功的化学反应，当ΔrG 0时，系统在ΔrG 的推动下，使反应沿着确定的方向自发进行。随着反应的不断进行， ΔrG 值越来越大，当ΔrG = 0时，反应因失去推动力而在宏观上不再进行了，即反应达到了平衡状态。ΔrG = 0 就是化学平衡的热力学标志或称反应限度的判据。 平衡系统的性质不随时间而变化。 反应限度的判据与化学平衡 [A]m·[B]n [C]x·[D]y = K K值称为化学平衡常数（简称平衡常数） mA + nB xC + yD Kp 与 Kc 分别称为压力平衡常数与浓度平衡常数，都是从考察实验数据而得到的，所以称为实验平衡常数。 标准平衡常数 K 与?rGm 实验表明，在一定温度下，当化学反应处于平衡状态时，以其化学反应的化学计量数（绝对值）为指数的各产物与各反应物分压或浓度的乘积之比为一个常数。例如，对于一般化学反应。 例如，对于合成氨反应 对于 (石墨) Kp与Kc都是有量纲的量，且随反应的不同，量纲也不同，给平衡计算带来很多麻烦，也不便于研究与平衡有重要价值的热力学函数相联系，为此本书一律使用标准平衡常数K (简称平衡常数)。对于理想气体反应系统。 当反应达到平衡时? rGm(T) = 0，则热力学等温方程式可写成 K 只是温度的函数。 K 值越大，说明反应进行得越彻底，反应物的转化率越高。 或 (1) K 表达式可直接根据化学计量方程式写出 (2) K 的数值与化学计量方程式的写法有关 显然， 若已知500℃， 则 (3) K 不随压力和组成而变，但K 与?rGm 一样都是温度 T 的函数，所以应