02-4 化学平衡的移动.pptx

第1页：第四节化学平衡的移动封面

第四节化学平衡的移动封面：第二章化学反应的方向、速率和限度第四节化学平衡的移动

第2页：第四节化学平衡的移动（续）

第四节化学平衡的移动（续）

• 因外界条件改变使可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转变的过程可逆反应达平衡时ΔrGm＝0、J=K因此,一切能导致ΔrGm或J值发生变化的外界条件(浓度、压力、温度)都会使平衡发生移动。
• 化学平衡的移动

第3页：浓度对化学平衡的影响

浓度对化学平衡的影响：可逆反应：cC +dDyY +zZ根据ΔrGm=ΔrGm+RTlnJΔrGm=-RTlnK得化学反应等温方程式JΔrGm＝RTlnKΔrGm< 0，J < K平衡向正反应方向移动ΔrGm= 0，J = K平衡状态ΔrGm> 0，J > K平衡向逆反应方向移动平衡移动方向的判断

第4页：浓度对化学平衡的影响例题解析

浓度对化学平衡的影响例题解析

• 例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：Fe2++ Ag+Fe3++ Ag，K=2.98(1)判断反应进行的方向。
• J<K反应向右进行[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c] [c(Ag+)/c]解：(1)J===1.000.0100.100×0.100

第5页：浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析

浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析

• 例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：Fe2++ Ag+Fe3++ Ag，K=2.98(2)计算平衡时Ag+、Fe2+、Fe3+的浓度。
• 解:(2) Fe2++ Ag+Fe3++ Ag开始浓度/(mol·L-1)0.100 0.100 0.010浓度变化/(mol·L-1)-x-x +x平衡浓度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.010+xK= = =2.98[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c] [c(Ag+)/c]0.010+x(0.100-x)2x=0.013c(Fe3+)=(0.010+0.013)mol·L-1=0.023 mol·L-1c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.013)mol·L-1=0.087 mol·L-1

第6页：浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析例题

浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析例题：例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：Fe2++ Ag+Fe3++ Ag，K=2.98(3)Ag+的转化率解：α(Ag+)= =×100%=13%x0.0130.100 0.100

第7页：浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析例题

浓度对化学平衡的影响例题解析例题解析例题：例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中发生反应：Fe2++ Ag+Fe3++ Ag，K=2.98(4)计算c(Ag+)、c(Fe3+)不变,c(Fe2+)=0.300mol·L-1时Ag+的转化率增大反应物浓度，平衡向正方向移动αα解：Fe2++ Ag+Fe3++ Ag新平衡浓度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.010+0.100 0.100 0.100′α′′K= =2.98α′0.010+0.100(0.300-0.100 )(0.100-0.100 )α′α′=38.2%α′

第8页：压力对化学平衡的影响

压力对化学平衡的影响：Δn＝[(y+z)-(c+d)]≠0可逆反应：cC +dDyY +zZΔn< 0，气体分子数减少的反应Δn> 0，气体分子数增加的反应J<K,平衡向正反应方向移动J>K,平衡向逆反应方向移动压缩体积增加总压均向气体分子数减小的方向移动J>K,平衡向逆反应方向移动J<K,平衡向正反应方向移动增大体积降低总压均向气体分子数增加的方向移动

第9页：压力对化学平衡的影响（续）

压力对化学平衡的影响（续）

• Δn＝[(y+z)-(c+d)]=0可逆反应：cC +dDyY +zZ体系总压力的改变，降低或增加同等倍数反应物和生成物的分压，J值不变(仍等于K)，故对平衡不发生影响。
• 引入不参加反应的气体,对化学平衡的影响:恒温恒容条件下,对化学平衡无影响;
• 恒温恒压条件下,引入不参加反应的气体,使体积的增大,造成各组分气体分压的减小,化学平衡向气体分子总数增加的方向移动

第10页：压力对化学平衡的影响例题解析

压力对化学平衡的影响例题解析：例一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%,计算:(1)反应的K解：N2O4(g)→2NO2(g)始态物质的量/mol 1.0 0变化物质的量/mol-1.0α+2(1.0α)平衡物质的量/mol 1.0(1-α) 2.0α2.0α(1+α)p(NO2)=p总平衡分压p(N2O4)=p总= p总1.0(1-α) (1-α)1.0(1-α)+2.0α(1+α)

第11页：压力对化学平衡的影响例题解析例题解析

压力对化学平衡的影响例题解析例题解析：例一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%,计算:(1)反应的K解：N2O4(g)→2NO2(g)平衡分压2.0α(1+α)p总(1-α)(1+α)p总K= =[p(NO2)/p]2[p(N2O4)/p]p总p(1-α)(1+α){[ ][ ]}p总p2.0α(1+α){[ ][ ]}24.0α2(1-α2)=[ ][ ]p总p4.0(0.50)2(1-0.502)=( )×1.0=1.3

第12页：压力对化学平衡的影响例题解析例题解析例题

压力对化学平衡的影响例题解析例题解析例题：例4.0α21000(1-α2)100´α=0.18=18%´1.3=[ ][ ]´一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%，计算：(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压解：T不变，K不变4.0α2(1-α2)p总p´K=[ ][ ]´

第13页：压力对化学平衡的影响例题解析例题解析例题

压力对化学平衡的影响例题解析例题解析例题

• 例一密闭容器中含1.0molN2O4，反应：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下达到平衡时N2O4的α=50%，计算：(2)25℃、1000kPa下达到平衡时N2O4的α,N2O4和NO2的分压(1-α) (1-0.18)(1+α) (1+0.18)解：α=18%=0.18´平衡分压p(N2O4)=p总=×1000kPa´´p(NO2)=p总=×1000kPa=694.9kPa2.0×0.18(1+0.18)2.0α(1+α)´´=305.1kPa总压由100kPa增至1000kPa，N2O4的α由50%降至18%，
• 说明平衡向左方向移动，即向气体分子数少的方向移动

第14页：温度对化学平衡的影响

温度对化学平衡的影响

• 反应：ΔrGm=-RTlnK;
• ΔrGm=ΔrHm-TΔrSmlnK(T)=-ΔrSm(T)ΔrHm(T)R RTlnK(T)≈-ΔrSm(298.15K)ΔrHm(298.15K)R RT降低温度K值变小K值增大ΔrHm> 0吸热反应K值增大K值变小ΔrHm< 0放热反应升高温度温度变化

第15页：温度对化学平衡的影响（续）

温度对化学平衡的影响（续）

• 反应：ΔrGm=-RTlnK;
• ΔrGm=ΔrHm-TΔrSmlnK(T)=-ΔrSm(T)ΔrHm(T)R RTlnK(T)≈-ΔrSm(298.15K)ΔrHm(298.15K)R RTlnK1(T1)≈-ΔrSm(298.15K)ΔrHm(298.15K)R RT1lnK2(T2)≈-ΔrSm(298.15K)ΔrHm(298.15K)R RT2K2ΔrHm(298.15K)T2-T1K1R T1T2ln = ( )

第16页：温度对化学平衡的影响例题解析

温度对化学平衡的影响例题解析：例反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在298.15K时,K=6.8×1024、ΔrHm=-197.78kJ·mol-1,试计算723K时的K,并判断平衡移动方向K2ΔrHm(298.15K)T2-T1K1RT1×T2ln = ( )解：K(723K)=2.91×104<6.8×1024=K(298.15K)升高温度平衡向左(吸热)移动，正反应为放热反应K(723K)=2.91×104K(723K)-197.78×103723-298.156.8×10248.314298.15×723ln = ( )=-46.9

第17页：催化剂对化学平衡的影响

催化剂对化学平衡的影响

• 催化剂不影响化学平衡状态对可逆反应来说，由于反应前后催化剂的化学组成、质量不变，因此无论是否使用催化剂，反应的始终态都是一样的，即反应ΔrGm的不变，K也不变,则催化剂不会影响化学平衡状态。
• 催化剂能改变反应速率，可缩短到达平衡的时间，有利于生产效率的提高。

第18页：催化剂对化学平衡的影响（续）

催化剂对化学平衡的影响（续）

• 吕·查德里原理当体系达到平衡后，若改变平衡状态的任一条件(如浓度、压力、温度)，平衡就向着能减弱其改变的方向移动。
• 此原理既适用于化学平衡体系，也适用于物理平衡体系。
• 平衡移动的规律注意：平衡移动原理只适用于已达平衡的体系，而不适用于非平衡体系。

第19页：催化剂对化学平衡的影响（续）

催化剂对化学平衡的影响（续）