文档介绍：一、化学平衡及其特点
二、平衡常数K
1 平衡常数
1)实验平衡常数 2)标准平衡常数
3)书写平衡常数时要注意的事项
2 平衡常数与Gibbs自由能变
1)用热力学数据求算K 2)Q的引入
3)化学反应方向的判断 4)化学反应限度的判断
3 多重平衡
三、化学平衡的移动
1 浓度对化学平衡的影响 2 压力对化学平衡的影响
3 温度对化学平衡的影响
第三章化学反应的限度
Fe2O3(s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
炼一吨 Fe 需多少焦炭(C)?
C(s) + 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!
一、化学平衡及其特点
平衡态的特点 反应达到平衡状态时,反应物和生成物的浓度不再随时间而变化,这时各物质的浓度或分压称平衡浓度或平衡分压。 反应物和生成物平衡浓度或平衡分压之间的定量关系用平衡常数表示。
•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
二、平衡常数
1、平衡常数(K)
1)实验平衡常数
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:
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 为浓度平衡常数
Kp、Kc 可由实验测定,称之为实验平衡常数
例: H2(g) + I2(g) = 2 HI(g)
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.
Kp 与 Kc 的关系:
设为理想气体
PV = nRT P = (n/V)RT = CRT
对于反应前后总计量系数相等的反应:
Kp = Kc
如: H2(g) + I2(g) = 2 HI(g)
对于反应前后总计量系数不相等的反应
如: N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
ng: 生成物与反应物气体总计量数之差。
2)标准平衡常数(K):
如: N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
平衡压力: (106 kPa)
= × 105
P= × 105 Pa = 1 bar
标准平衡常数无量纲,数值上与实验平衡常数往往不同。
3)书写平衡常数时应注意的事项:
(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= , 则
反应 2NO2(g) = N2O4(g) = 1/ =
反应 NO2(g) = N2O4(g) = (1/) =
(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。
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
2、平衡常数与Gibbs自由能变
是温度T(K) 时,反应物和生成物的起始压力均为标准压力(或标准浓度)时的Gibbs自由能变。
可查表得到。
可由公式计算。
(任何温度下,平衡常数与标准Gibbs自由能变的关系)