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1、2021-5-27 第 四 節(jié) 化 學(xué) 平 衡 的 移 動無機化學(xué)多媒體電子教案第 二 章 化 學(xué) 反 應(yīng) 的方 向 、 速 率 和 限 度第 四 節(jié)化 學(xué) 平 衡 的 移 動 2021-5-27 因 外 界 條 件 改 變 使 可 逆 反 應(yīng) 從 一 種 平 衡 狀態(tài) 向 另 一 種 平 衡 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 的 過 程可 逆 反 應(yīng) 達 平 衡 時 rGm 0、 J=K 因 此 , 一 切 能 導(dǎo) 致 rGm 或 J 值 發(fā) 生 變 化的 外 界 條 件 (濃 度 、 壓 力 、 溫 度 )都 會 使 平衡 發(fā) 生 移 動 ?；?學(xué) 平 衡 的 移 動 2021-5-27 2-4-1 濃 度

2、 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響2-4-1 濃 度 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響可 逆 反 應(yīng) ： c C + d D yY + z Z根 據(jù) rGm=rGm+RT ln J rGm=-RT lnK得 化 學(xué) 反 應(yīng) 等 溫 方 程 式 JrGm RT ln KrGm 0， J 0， J K 平 衡 向 逆 反 應(yīng) 方 向 移 動平 衡 移 動 方 向 的 判 斷 2021-5-27 例 含 0.100molL-1Ag+、 0.100molL-1Fe2+、0.010molL-1Fe3+溶 液 中 發(fā) 生 反 應(yīng) ： Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag， K =2.98(1)判 斷 反

3、應(yīng) 進 行 的 方 向 。J 0， 氣 體 分子 數(shù) 增 加 的 反 應(yīng) n K ,平 衡 向逆 反 應(yīng) 方 向 移 動 JK ,平 衡 向正 反 應(yīng) 方 向 移 動均 向 氣 體 分 子 數(shù) 減 小 的 方 向 移 動增 大 體 積降 低 總 壓 JK ,平 衡 向逆 反 應(yīng) 方 向 移 動均 向 氣 體 分 子 數(shù) 增 加 的 方 向 移 動 2021-5-27 n (y+z)-(c+d)=0可 逆 反 應(yīng) ： c C + d D yY + z Z體 系 總 壓 力 的 改 變 ， 降 低 或 增 加 同 等 倍數(shù) 反 應(yīng) 物 和 生 成 物 的 分 壓 ， J 值 不 變 (仍等 于 K

4、 )， 故 對 平 衡 不 發(fā) 生 影 響 。引 入 不 參 加 反 應(yīng) 的 氣 體 ,對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響 : 恒 溫 恒 容 條 件 下 ,對 化 學(xué) 平 衡 無 影 響 ; 恒 溫 恒 壓 條 件 下 ,引 入 不 參 加 反 應(yīng) 的 氣 體 ,使 體 積 的 增 大 ,造 成 各 組 分 氣 體 分 壓 的 減 小 ,化 學(xué) 平 衡 向 氣 體 分 子 總 數(shù) 增 加 的 方 向 移 動 2021-5-27 例 一 密 閉 容 器 中 含 1.0molN2O4， 反 應(yīng) ：N2O4(g) 2NO2(g)在 25 、 100kPa下 達 到平 衡 時 N2O4的 =50%,計

5、算 :(1)反 應(yīng) 的 K解 ： N2O4(g) 2NO2(g)始 態(tài) 物 質(zhì) 的 量 /mol 1.0 0變 化 物 質(zhì) 的 量 /mol 1.0 +2(1.0)平 衡 物 質(zhì) 的 量 /mol 1.0(1-) 2.0 2.0 (1+)p(NO2)= p總平 衡 分 壓p(N2O4)= p總 = p總 1.0(1-) (1-) 1.0(1-)+2.0 (1+) 2021-5-27 例 一 密 閉 容 器 中 含 1.0molN2O4， 反 應(yīng) ：N2O4(g) 2NO2(g)在 25 、 100kPa下 達 到平 衡 時 N2O4的 =50%,計 算 :(1)反 應(yīng) 的 K解 ： N2O4(

6、g) 2NO2(g)平 衡 分 壓 2.0 (1+) p總 (1-) (1+) p總K = =p(NO2)/p 2p(N2O4)/p p總p (1-) (1+) p總p 2.0 (1+) 2 4.02 (1-2)= p總p 4.0(0.50)2 (1-0.502)=( ) 1.0=1.3 2021-5-27 例 4.02 1000 (1-2) 100=0.18=18%1.3= 一 密 閉 容 器 中 含 1.0molN2O4， 反 應(yīng) ：N2O4(g) 2NO2(g)在 25 、 100kPa下 達 到平 衡 時 N2O4的 =50%， 計 算 ：(2) 25 、 1000kPa下 達 到 平

7、 衡 時 N2O4的 , N2O4和 NO2的 分 壓解 ： T不 變 ， K 不 變 4.02 (1-2) p總pK = 2021-5-27 例 一 密 閉 容 器 中 含 1.0molN2O4， 反 應(yīng) ：N2O4(g) 2NO2(g)在 25 、 100kPa下 達 到 平 衡 時N2O4的 =50%， 計 算 ：(2) 25 、 1000kPa下 達 到 平 衡 時 N2O4的 , N2O4和 NO2的 分 壓 (1-) (1-0.18) (1+) (1+0.18) 解 ： =18%=0.18平 衡 分 壓p(N2O4)= p總 = 1000kPa p(NO2)= p總 = 1000k

8、Pa =694.9kPa2.0 0.18 (1+0.18) 2.0 (1+) =305.1kPa 總 壓 由 100kPa增 至 1000kPa， N2O4的 由50%降 至 18%， 說 明 平 衡 向 左 方 向 移 動 ，即 向 氣 體 分 子 數(shù) 少 的 方 向 移 動 2021-5-27 2-4-3 溫 度 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響2-4-3 溫 度 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響反 應(yīng) ： rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSmlnK (T)= -rSm(T) rHm(T) R RTlnK (T) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R

9、 RT降 低 溫 度 K 值 變 小K 值 增 大rHm 0 吸 熱 反 應(yīng)K 值 增 大K 值 變 小rHm 0放 熱 反 應(yīng)升 高 溫 度溫 度 變 化 2021-5-27 2-4-3 溫 度 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響2-4-3 溫 度 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響反 應(yīng) ： rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSmlnK (T)= -rSm(T) rHm(T) R RTlnK (T) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RTlnK1 (T1) - rSm(298.15K) rHm(298.15K) R RT1lnK2 (T2) - rSm

10、(298.15K) rHm(298.15K) R RT2K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1T2ln = ( ) 2021-5-27 例 反 應(yīng) ： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在 298.15K時 ,K =6.8 1024、 rHm=-197.78kJmol-1, 試 計 算 723K時 的 K , 并 判 斷 平 衡移 動 方 向K2 rHm(298.15K) T2-T1 K1 R T1 T2ln = ( )解 ：K (723K)=2.91 104 6.8 1024=K (298.15K)升 高 溫 度 平 衡 向 左 (吸 熱 )移 動 ， 正 反 應(yīng)

11、 為放 熱 反 應(yīng) K (723K)=2.91 104 K (723K) -197.78 103 723-298.15 6.8 1024 8.314 298.15 723ln = ( )=-46.9 2021-5-27 2-4- 催 化 劑 對 化 學(xué) 平 衡 的 影響2-4-4 催 化 劑 對 化 學(xué) 平 衡 的 影 響 催 化 劑 不 影 響 化 學(xué) 平 衡 狀 態(tài)對 可 逆 反 應(yīng) 來 說 ， 由 于 反 應(yīng) 前 后 催 化 劑 的化 學(xué) 組 成 、 質(zhì) 量 不 變 ， 因 此 無 論 是 否 使 用催 化 劑 ， 反 應(yīng) 的 始 終 態(tài) 都 是 一 樣 的 ， 即 反應(yīng) rGm的 不

12、變 ， K 也 不 變 , 則 催 化 劑 不 會影 響 化 學(xué) 平 衡 狀 態(tài) 。催 化 劑 能 改 變 反 應(yīng) 速 率 ， 可 縮 短 到 達 平衡 的 時 間 ， 有 利 于 生 產(chǎn) 效 率 的 提 高 。 2021-5-27 呂 查 德 里 原 理當(dāng) 體 系 達 到 平 衡 后 ， 若 改 變 平 衡 狀 態(tài) 的 任一 條 件 (如 濃 度 、 壓 力 、 溫 度 )， 平 衡 就 向著 能 減 弱 其 改 變 的 方 向 移 動 。此 原 理 既 適 用 于 化 學(xué) 平 衡 體 系 ， 也 適 用 于物 理 平 衡 體 系 。平 衡 移 動 的 規(guī) 律注 意 ： 平 衡 移 動 原 理 只 適 用 于 已 達 平 衡的 體 系 ， 而 不 適 用 于 非 平 衡 體 系 。 第 四 節(jié) 結(jié) 束第 二 章 化 學(xué) 反 應(yīng) 的方 向 、 速 率 和 限 度