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(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)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(guò)程。可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)

ΔrGm＝0、J=K

因此一切能導(dǎo)致ΔrGm

或J值發(fā)生變化的外界條件(濃度、壓力、溫度)都會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。2.4.1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響化學(xué)反應(yīng)等溫方程式可逆反應(yīng)：cC+dD

yY+zZ根據(jù)rGm=

rGm+RTlnJ

rGm=-RTlnK得

JΔrGm＝RTln

K平衡移動(dòng)方向的判斷

rGm<0，

J<K平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

rGm=0，J=K平衡狀態(tài)

rGm>0，J>K

平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；例

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]解：(1)J===1.00

0.01000.100×0.100J

<

K反應(yīng)正向進(jìn)行

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(2)計(jì)算平衡時(shí)Ag+、Fe2+、Fe3+的濃度；例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag開(kāi)始濃度/(mol·L-1)0.1000.1000.0100濃度變化/(mol·L-1)

-x-x+x平衡濃度/(mol·L-1)0.100-x0.100-x0.0100+x

K===2.980.0100+x(0.100-x)2

[c(Fe3+)/c][c(Fe2+)/c][c(Ag+)/c]x=0.0130c(Fe3+)=(0.0100+0.0130)mol·L-1=0.0230mol·L-1

c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100-0.0130)mol·L-1=0.0870mol·L-1

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：

Fe2++Ag+Fe3++Ag，K=2.98。(3)Ag+的轉(zhuǎn)化率；解：α(Ag+)==×100%=13.0%

x0.01300.1000.100例解：Fe2++Ag+Fe3++Ag新平衡濃度/(mol·L-1)0.300-0.100-0.0109+0.1000.1000.100α'=38.1%增大反應(yīng)物濃度，平衡向正方向移動(dòng)，而使另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。例α'α'α'

0.0100+(0.300-)(0.100-)α'0.100α'0.100α'0.100K==2.98

含0.100mol·L-1Ag+、0.100mol·L-1Fe2+、0.0100mol·L-1Fe3+溶液中發(fā)生反應(yīng)：

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

時(shí)Ag+的轉(zhuǎn)化率。2.4.2

壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響可逆反應(yīng)：cC+dD

yY+zZ△n＝[(y+z)-(c+d)]≠0

n>0，氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)

n<0，氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)壓縮體積增加總壓J>K,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)J<K

,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)增大體積降低總壓J<K

,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)J>K

,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)均向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)可逆反應(yīng)：cC+dD

yY+zZ△n＝[(y+z)-(c+d)]=0引入不參加反應(yīng)的氣體,對(duì)化學(xué)平衡的影響:

恒溫恒容條件下,對(duì)化學(xué)平衡無(wú)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(dòng)。體系總壓力的改變，同等倍數(shù)降低或增加反應(yīng)物和生成物的分壓，J

值不變(仍等于K)，故對(duì)平衡不發(fā)生影響。一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的α=50%,計(jì)算:(1)反應(yīng)的K；例平衡分壓

2.0(1-α)1.0(1+α)p總

1.0α1.0(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p

4.0(0.50)21.0-(0.5)2=()×1.0=1.3解：N2O4(g)2NO2(g)一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的α=50%,計(jì)算：(2)25℃、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。例解：T不變，K

不變

4.0α21.0(1-α2)K=[][]p總p′′

4.0α210001.0(1-α2)100′1.3=[][]α=0.18=18%′′一密閉容器中含1.0molN2O4，反應(yīng)：N2O4(g)→2NO2(g)在25℃、100kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的α=50%,計(jì)算：(3)25℃、1000kPa下達(dá)到平衡時(shí)N2O4的α,N2O4和NO2的分壓。例解：α=0.18=18%′平衡分壓

2.0α1.0(1+α)p(NO2)=p總

=×1000kPa=305.1kPa2.0×0.181.0(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)′′

=694.9kPa總壓由100kPa增至1000kPa，N2O4的α由50%降至18%，說(shuō)明平衡向左方向移動(dòng)，即向氣體分子數(shù)少的方向移動(dòng)。2.4.3

溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響反應(yīng)：

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)

RRT2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K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()例K(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(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在298.15K時(shí),K=6.8×1024、

rHm=-197.78kJ·mol-1,試計(jì)算723K時(shí)的K,并判斷平衡移動(dòng)方向。K2

rHm(298.15K)T2-T1

K1RT1T2ln=()解：

K(723K)

197.78723-298.156.8×1024

8.314

198.15×723

ln=()=-20.3-2.4.4

催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài)對(duì)可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，由于反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)組成、質(zhì)量不變，因此無(wú)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的不變，K也不變,則催化劑不會(huì)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(dá)平衡的時(shí)間，有利于生產(chǎn)效率的提高。平衡移動(dòng)的規(guī)律呂·查德里原理當(dāng)體系達(dá)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(dòng)。此原理既適用于化學(xué)平衡體系，也適用于物理平衡體系。注意：平衡移動(dòng)原理只適用于已達(dá)平衡的體系，而不適用于非平衡體系。賣(mài)油翁下課了，回顧學(xué)習(xí)一個(gè)小故事吧！學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學(xué)會(huì)利用文中關(guān)鍵詞句分析人物形象。3、體會(huì)文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時(shí)間