化學平衡講解研究化學平衡得意義:1、用熱力學方法研究在反應條件下得反應方向和極限產率;2、改變溫度得到更大得平衡轉化率,或溫度不變時改變壓力、物料配比等,得到更大得產率;3、通過理論計算同實際生產對比,估計提高產率得幅度,實現最優化得反應工藝條件。2025/4/112025/4/11化學平衡得概念(即化學反應為什么不進行到底)原模型:無混和只有少數實際反應可以進行到底,例如CaCO3分解實際反應：有混和，，有混和效應本章重點:化學平衡得熱力學本質(結果:反應不進行完全,而留下部分反應物參與混和過程。)(結果:反應會進行到底)2025/4/115-1化學反應得方向和限度2025/4/11（1）化學反應的限度H2+O2→H2O(電火花)單向反應雙向反應H2+O2H2O一定條件下，反應朝哪個方向進行？H2+I2→HI:反應達到平衡時的反應進度反應什么時候平衡？2025/4/11①若A，B不混合：（2）反應系統的吉布斯自由能2025/4/11②實際反應:A和B要混合,若它們都是理想氣體,則2025/4/11=為什么化學反應不能進行到底？(限度)以AB為例，反應過程中G隨反應過程的變化如圖：因A,B混合而使反應吉布斯自由能降低,曲線存在一個最低點,即是平衡點,反應只能進行到此平衡點。A不能完全轉化為B。2025/4/11(3)化學反應得平衡常數和等溫方程設有理想氣體得化學反應:當反應達到平衡時,有:2025/4/11理想氣體化學勢:代入上式則:2025/4/11式中,pG、pH

、pA、pB代表平衡時得分壓,當溫度一定時,等式右邊為常數,則:令常數!標準平衡常數大家學習辛苦了，還是要堅持繼續保持安靜2025/4/11即得(范特霍夫等溫方程)推廣2025/4/11例:①

②

注意：（1）表示平衡時各組分的分壓比上標準壓力的系數次方的乘積，表示在反應進行的任意瞬間，各組分的分壓比上標準壓力的系數次方的乘積。（2）對特定的反應方程來說，只與溫度有關。（3）與化學方程式的寫法有關。化學平衡和標準平衡常數2025/4/11當反應達到平衡時，化學平衡和標準平衡常數2025/4/11范特霍夫等溫方程作用:判斷化學反應得自發性及反應得限度:等溫等壓2025/4/11能正向自發進行B、能逆向自發進行 C、不能判斷 D、不能進行判斷該反應能否進行()例.在等溫等壓下，當反應的時2025/4/114-2反應得標準吉布斯自由能變化2025/4/11（1）化學反應的任意化學反應得等溫方程:其中:2025/4/11(2)物質得標準生成吉布自由能實際應用中標準生成吉布自由能2025/4/11(a)由和計算標準平衡常數。化學平衡和標準平衡常數（3）反應的及的求算2025/4/11查表！2025/4/11

穩定狀態得單質得標準摩爾生成吉布斯函數為零！

恒溫下由標準態的穩定單質，生成一摩爾標準態的指定相態化合物的標準摩爾吉布斯函數變化。（b）由計算標準平衡常數查表！化學平衡和標準平衡常數2025/4/11(c)由有關反應得標準平衡常數計算

已知298K時反應

求:解:反應(3)=2×(1)-(2)

則：因此：2025/4/114-3平衡常數得各種表示法1、氣相反應2025/4/11Kp只是溫度得函數,可以有量綱。2025/4/11Kx是溫度,壓力得函數(2)用摩爾分數表示的平衡常數2025/4/11(3)用物質得量表示得Kn

又因為：結論:當ΣvB=0時

若反應氣體都是理想氣體,反應平衡常數之間有Ka=Kp=Kx得反應是:2HI(g)=H2(g)+I2(g);(2)N2O4(g)=2NO2(g);(3)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g);

(4)C(s)+CO2(g)=2CO(g)。[A] (1)(2); [B] (1)(3); [C] (3)(4); [D] (2)(4)2025/4/112025/4/11例題已知反應2SO3(g)

2SO2(g)+O2(g)在1000K,2p

壓力下達成平衡時有25%得SO3分解成SO2和O2,試求反應在該溫度下得rG

m。

解: 2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)t=0 1 0 0平衡 1－0、25 0、25 0、125 n總

=1、1252025/4/11

rG

m=－RTlnK

=－8、314×1000×ln(2、46×10-2)=3、08×104(J·mol-1)

K

=Kx(p/p

)1

=1、23×10-2×(2*101325/101325)1=2、46×10-2

Kp自己計算！(根據Kp與Kx得關系)2025/4/11化學平衡和標準平衡常數(3)復相反應壓力對其影響小如果反應在一密閉容器中進行,則達到平衡時:2025/4/11分解壓：可得：平衡時分解反應A(s)=B(g)+2C(g),此反應得平衡常數Kp與分解壓力p之間關系為:[A] Kp=4p3

;[B] Kp=4p3/27; [C] Kp=p3/27;[D] Kp=p2

。2025/4/112025/4/114-4平衡常數得實驗測定2025/4/11熱力學數據→標準平衡常數→系統混合物得組成系統混合物得組成→標準平衡常數→熱力學數據化學方法物理方法平衡常數測定測定平衡系統得物理性質,如折光率、電導率、顏色、密度、壓力和體積等,導出平衡常數直接測定平衡系統組成,計算平衡常數2025/4/11例:已知反應CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)

在800℃時Kθ=1。(1)若將等物質得量CO和H2O(g)在800℃反應,求平衡時CO得轉化率和摩爾分數;(2)若CO和H2O(g)物質得量比為1:5,求CO得平衡轉化率和摩爾分數。2025/4/11解:(1)設CO得轉化率為α開始1100平衡1-α

1-α

α

α2025/4/11（2）開始1500平衡1-α

5-α

α

α2025/4/11例Ag2CO3(s)受熱后可以分解成Ag2O(s)和CO2(g)現有潮濕的Ag2CO3(s)用110℃的空氣進行干燥，但要求干燥過程中Ag2CO3(s)不能分解。試求空氣中CO2(g)的分壓為多少時才能避免Ag2CO3(s)分解。已知反應2025/4/11解:反應不能向右進行2025/4/114-5溫度對