第四節(jié)化學平衡的移動無機化學多媒體電子教案第八章化學平衡第四節(jié)化學平衡的移動2/1/2023化學平衡的移動因為外界條件改變,舊的平衡被破壞,引起混合物中各物質百分含量隨之改變,從而達到新平衡狀態(tài)的過程叫做化學平衡的移動.可逆反應達平衡時

ΔrGm＝0、Q=K因此一切能導致ΔrGm

或Q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。2/1/20232-4-1濃度對化學平衡的影響8-4-1濃度對化學平衡的影響可逆反應：aA+bB

yY+zZ根據rGm=rGm+RT

ln

QrGm=-RTlnK得化學反應等溫方程式

QΔrGm＝RTln

K2/1/20232-4-2壓力對化學平衡的影響

Q<K

,rGm<0Q=K

,rGm=0Q>K

,rGm>08-4-1濃度對化學平衡的影響化學反應等溫方程式

QΔrGm＝RTln

K增加反應物濃度或減小產物濃度減小反應物濃度或增加產物濃度平衡移動方向的判斷平衡向正反應方向移動平衡狀態(tài)平衡向逆反應方向移動均向減小相應變化的方向移動2/1/2023例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。判斷反應進行的方向；Q

<

K反應向右進行

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c

]解：(1)Q===1.000.0100.100×0.1002/1/2023例

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(2)計算平衡時Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度；解：Fe2++Ag+Fe3++Ag開始濃度/(mol·L-1)0.1000.1000.010濃度變化/(mol·L-1)

-x-x+x平衡濃度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.010+x

K===2.980.010+x(0.100-x)2

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c

]x=0.013c(Fe3+)=(0.010+0.013)mol·L-1=0.023mol·L-1

c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.013)mol·L-1=0.087mol·L-1

2/1/2023例含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(3)Ag+的轉化率；解：α(Ag+)==×100%=13%

x0.0130.1000.1002/1/2023例

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.010mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(4)計算c(Ag+)、c(Fe3+)不變，c(Fe2+)=0.300mol·L-1

時Ag+的轉化率。解：Fe2++Ag+Fe3++Ag新平衡濃度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.010+0.1000.100

0.100α′ααααK==2.98

0.010+0.100(0.100-0.100)(0.300-0.100)α=38.1%增大反應物濃度，平衡向正方向移動?！洹洹洹洹洹洇?/1/20232-4-2壓力對化學平衡的影響

8-4-2壓強對化學平衡的影響可逆反應：aA(g)+bB(g)

yY(g)+z

Z(g)前提：必須有氣態(tài)物質參加反應或生成。等溫下，P總增加x倍，2/1/20232-4-2壓力對化學平衡的影響

8-4-2壓力對化學平衡的影響△n＝[(y+z)-(a+b)]≠0n>0,氣體分子總數增加的反應n<0,氣體分子總數減少的反應壓縮體積增加總壓J>K,平衡逆向移動J<K

,平衡正向移動均向氣體分子數減小的方向移動增大體積降低總壓J<K

,平衡正向移動J>K

,平衡逆向移動均向氣體分子數增加的方向移動2/1/2023

△n＝[(y+z)-(a+b)]=0可逆反應：aA+bB

yY+zZ體系總壓力的改變，同等倍數地降低或增加了反應物和生成物的分壓，J

值不變(仍等于K)，故對平衡不發(fā)生移動。=K2/1/2023

例一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%,計算:(1)反應的K；解：N2O4(g)→2NO2(g)始態(tài)物質的量/mol1.00變化物質的量/mol－1.0α

+2(1.0α)

平衡物質的量/mol1.0-1.0α2.0α平衡分壓

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p總p(N2O4)=p總

=p總

1.0(1-α)1.0(1-α)1.0-1.0α+2.0α1.0(1+α)2/1/2023

例一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%,計算:(1)反應的K；解：N2O4(g)→2NO2(g)平衡分壓

2.0α1.0(1+α)p總1.0(1-α)1.0(1+α)p總K==[p(NO2)/p]2[p(N2O4)/p]p總p1.0(1-α)1.0(1+α){[][]}p總p

2.0α1.0(1+α){[][]}2

4.0α21.0(1-α2)=[][]p總p4(0.50)21.0(1-0.52)=()×1.0=1.32/1/2023

例

4.0α210001.0(1-α2)100′1.3=[][]α=0.18=18%′′一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%，計算：(2)25℃、1000kPa下達到平衡時N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。解：T不變，K

不變

4.0α21.0(1-α2)K=[][]p總p′′′2/1/2023

例

一密閉容器中含1.0molN2O4，反應：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達到平衡時N2O4的α=50%，計算：(2)25℃、1000kPa下達到平衡時N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。解：α=0.18=18%′平衡分壓

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p總

=×1000kPa=694.9kPa2.0×0.181.0(1+0.18)′′p(N2O4)=p總=

×1000kPa

1.0(1-α)1.0(1-0.18)1.0(1+α)1.0(1+0.18)′′=305.1kPa總壓由100kPa增至1000kPa，N2O4的α由50%降至18%，說明平衡向左方向移動，即向氣體分子數少的方向移動?！洹?/1/2023反應過程中與平衡后，在體系中加入惰性氣體，對反應平衡的影響如何？Key:

溫度不變，平衡常數不變。2-4-3

溫度對化學平衡的影響8-4-3

溫度對化學平衡的影響反應：rGm=-RTlnK

;

rGm=rHm-T

rSmlnK

(T)=-rSm(T)rHm(T)

RRTlnK

(T)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRTlnK1

(T1)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRT1lnK2

(T2)≈

-rSm(298.15K)rHm(298.15K)

RRT2K2rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()2/1/20232-4-3

溫度對化學平衡的影響8-4-3

溫度對化學平衡的影響K2rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()溫度變化rHm

<0放熱反應rHm

>0

吸熱反應升高溫度K值變小,逆向移動K值增大,正向移動向吸熱方向移動降低溫度K值增大,正向移動K值變小,逆向移動向放熱方向移動2/1/2023例反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在298.15K時,K=6.8×1024、rHm=-197.78kJ·mol-1,試計算723K時的K,并判斷平衡移動方向。K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()解：

K(723K)

-197780723-298.156.8×1024

8.314

198.15×723

ln=()=-20.3K(723K)=2.95×104K(723K)=2.95×104<6.8×1024=K(298.15K)升高溫度平衡向左(吸熱)移動，正反應為放熱反應。2/1/20232-4-４催化劑對化學平衡的影響8-4-4催化劑對化學平衡的影響

催化劑不影響化學平衡狀態(tài)對可逆反應來說，由于反應前后催化劑的化學組成、質量不變，因此無論是否使用催化劑，反應的始終態(tài)都是一樣的，即反應rGm的不變，K也不變,則催化劑不會影響化學平衡狀態(tài)。催化劑能改變反應速率，可縮短到達平衡的時間，有利于生產效率的提高。2/1/2023呂·查德里原理當體系達到平衡后,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。平衡移動的規(guī)律增加反應物的濃度或減少產物的濃度，平衡向正反應的方向移動；增加生成物的濃度或減少反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動；2/1/2023呂·查德里原理當體系達到平衡后,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。平衡移動的規(guī)律增加(或減少)體系總壓力，平衡將向氣體分子總數減少(或增大)的方向移動；濃度或壓力變化，是改變了體系的組成，使J≠K，從而引起平衡的移動。2/1/2023呂·查德里原理當體系達到平衡后,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。平衡移動的規(guī)律升高(或降低)體系反應溫度，平衡將向吸熱(或放熱)方向移動；溫度變化是引起了K的改變，從而使平衡發(fā)生移動。2/1/2023呂·查德里原理當體系達到平衡后,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。平衡移動的規(guī)律催化劑對化學平衡的移動無影響，它只能縮短或改變達到化學平衡的時間。2/1/2023呂·查德里原理當體系達到平衡后,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。2/1/20232-4-４催化劑對化學平衡的影響8-4-5選擇合理生產條件的一般原則化學平衡研究了反應限度的問題。實際應用時應兼顧反應速率和反應限度兩個問題。反應物濃度增大反應物（價廉易得）的濃度，可提高轉化速率及另一反應物的轉化率。但應注意設備的利用率及原料氣的安全問題等。2/1/20232-4-４催化劑對化學平衡的影響8-4-5選擇合理生產條件的一般原則反應壓強對于△n<0的反應，如合成氨，從反應速率及平衡角度考慮，加壓均有利于氨的生成；在1000×105Pa下，無催化劑即可反應。但此時反應器材質很難合乎要求，且操作危險性很大。故一般采用600×105~700×

105Pa。2/1/20232-4-４催化劑對化學平衡的影響8-4-5選擇合理生產條件的一般原則反應溫度對于放熱反應，如合成氨反應，從平衡角度考慮，低溫有利于氨的生成；但從反應速率角度看，溫度低，反應速率小，達到平衡的時間長。解決該矛盾的一般方法是使用適當活性的催化劑。但應注意“活化溫度”，防催化劑中毒。對吸熱反應，避免反應物質的過熱分解。2/1/20232-4-４催化劑對化學平衡的影響8-4-5選擇合理生產條件的一般原則濃度壓強溫度催化劑選擇合適的催化劑，提高反應的選擇性，即保證主反應的進行，遏制副反應的發(fā)生，同時考慮其他因素。2/1/2023第四節(jié)結束第四節(jié)

結束第八章化學平衡無機化學多媒體電子教案第六～八章

基本要求1.能用活化分子和活化能的概念說明濃度(壓力)、溫度、催化劑對化學反應速率的影響。2.掌握化學平衡的特征、移動規(guī)律及化學平衡的有關計算。3.會判斷化學反應進行的方向和限度及有關計算。2/1/2023

例

325K時，設反應N2O4(g)2NO2(g)平衡總壓為1.00105Pa，N2O4的分解率為5