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第6章 化学平衡常数.doc

第6章 化学平衡常数

心很干净
2019-06-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第6章 化学平衡常数doc》,可适用于高等教育领域

第章化学平衡常数教学要求、掌握化学平衡的概念理解平衡常数的物理意义。、掌握化学平衡移动原理。、掌握有关转化率、化学平衡及平衡移动的计算。教学重点.标准平衡常数和吉布斯能变的关系:Van'tHoff等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向。.浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算。教学难点Van'tHoff等温式、标准平衡常数及其有关计算教学时数学时教学内容化学平衡状态一、化学反应的可逆性和可逆反应绝大多数化学反应都有一定可逆性CO(g)HO(g)=CO(g)H(g)(水煤气)N(g)H(g)=NH(g)可逆性显著Ag(aq)Cl(aq)=AgCl(s)可逆程度小只有极少数反应是“不可逆的”(单向反应)KClO(s)=KCl(s)O(g)可逆反应:在同一条件(温度、压力、浓度等)下能同时向两个相反方向进行的反应注意:无机化学“可逆反应”≠热力学“可逆过程”(无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”)。二、化学平衡的概念及特征、定义:可逆反应在一定条件下正反应速率等于逆反应速率时反应体系所处的状态称为“化学平衡”。化学平衡状态是一个热力学概念。达平衡时△G=化学平衡:反应物和产物的自由能不在随时间变化的这种状态叫做此反应的化学平衡。或化学平衡是反应向正逆两个方向进行的“推动力”都等于零的状态。△rG=时达到平衡、化学平衡特征:⑴、化学平衡建立的前提:封闭体系、等温条件可逆反应⑵、达到平衡条件:△rG=(正逆反应速度相等)⑶、平衡标志:平衡状态是封闭系统中可逆反应进行的最大限度。产物和反应物浓度不再随时间变化(保持定值)时达到平衡⑷、平衡的实质:化学平衡是有条件的动态平衡三、 勒夏特列原理内容:如果改变平衡系统的条件之一(浓度、压力和温度)平衡就向能减弱这种改变的方向移动  平衡常数定义:在一定温度下可逆反应达到平衡时产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物计量系数次方的乘积之比为一常数称为“平衡常数”。符号:K这一规律称为“化学平衡定律”。.标准平衡常数(热力学平衡常数):()化学反应等温式封闭体系等温等压条件的反应:△rGm(T)=△rGmθ(T)RTlnJ在一定温度下反应达平衡时△rGm(T)=此时:△rGmθ(T)RTlnJeq=△rGmθ(T)=RTlnJeq平衡时   Jeq=Kθ△rGmθ(T)=RTlnKθ例:已知ΔfGθ(NH,g)=KJ·mol求N(g)H(g)=NH(g)在K时的Kθ值解:△rGmθ=ΔfGθ(NH,g)=×()=KJ·mollnKθ=()××Kθ=×()Kθ的物理意义:对于反应 aAbB = eEdD①气相反应aA(g)bB(g)=eE(g)dD(g)K = (pEp)e·(pDp)d(pAp)a·(pBp)bP为标准压力 P =×Pa,K无量纲②溶液相的反应 aA  bB = eE dDK =(EC)e·(DC)d(AC)a·(BC)b溶液中:物质浓度为Cxmol·dm物质X的相对浓度为CxC C为标准浓度mol·dm③对于复相反应Zn(S)H(aq) = H(g)Zn(aq)K =(p(H)p)·(ZnC)(HC)在一定温度下当气相系统(或溶液系统)达到化学平衡时参与反应的各气体的分压与热力学标压之比(或各溶质的浓度与热力学标态浓度之比)以方程式中的计量系数为幂的连乘积是一常数.平衡常数的书写形式和数值与方程式有关:例:N(g)H(g)=NH(g)Kp=p(NH)(p(N)p(H))  N(g)H(g)=NH(g)Kp’=p(NH)(p(N)p(H)Kp=(Kp’)NH(g)=N{g)H(g)稀的水溶液反应HO不写在平衡常数表达式中:例:CrOHO=CrOH K=(CrOH)CrO反应中纯固体、纯液体的浓度不写在平衡常数表达式中HgO(s)=Hg(l)O(g)Kc=O   Kp=PO、实验平衡常数(经验平衡常数)概念:实验得到的平衡常数。对于溶液中的反应 aA  bB = eE dDKc=(DdEe)(AaBb)   A、B、E、D分别代表了物质A、B、E、D在平衡时的浓度Kc为浓度平衡常数单位:(mol·m)ΔnΔn=(ed)(ab)Δn=时Kc无量纲Δn≠时Kc有量纲对于气相中的反应aAbB = eE dD①压力平衡常数Kp=(pDdpEe)(pAapBb)②浓度平衡常数Kc=(DdEe)(AaBb) ③KP与KC的关系反应物生成物都近乎理想气体Kp=Kc(RT)△n  (△n=deab)气态方程 p= cRT 时KP=KC(RT) (只应用于单纯气态反应)。△n=时KP=Kc复相反应反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体状态、固体状态时纯液相和纯固相不出现在平衡常数表达式中该反应平衡常数表达式的气体用分压表示溶液用浓度表示平衡常数K称为杂平衡常数。例见书页表。符号及表达式:气体反应:Kc=∏(ci)υi   Kp=∏(pi)υi   溶液反应:Kc=∏(ci)υi注意:同一反应Kc与Kcθ数值相同,但Kc有单位Kp与Kpθ可能不同。Kp与KpθPi以atm为单位时Kp与Kpθ数值相同但Kp有单位,Kpθ无单位Kp与KpθPi以Pa为单位时∑υ≠,Kp与Kpθ数值不相同(若用R=atm·L·mol·K,则Kc为另一值Kp也是另一值)经验平衡常数存在两大问题:多值性△n≠时量纲≠(△G=RTlnK,K量纲≠)为了澄清实验平衡常数多值性、量纲≠引起的混乱引入“标准平衡常数”的概念。、偶联反应的平衡常数偶联反应:两个化学平衡组合起来形成一个新的反应。若  反应反应=反应则:△rGθ△rGθ=△rGθ把△G=RTlnK代入得:Kθ×Kθ=Kθ若 反应反应=反应则:△rGθ△rGθ=△rGθKθ=KθKθ两个反应方程式相加(相减)时所得反应方程式的平衡常数等于原两个反应方程式平衡常数之积(之商)多重平衡规则。注意:偶联反应并不一定代表反应机理。平衡常数的意义:表示在一定条件下可逆反应所能进行的极限。K↑正反应彻底↑。通常:K>正反应单向K<逆反应单向K=~可逆反应。平衡常数只是温度的函数而与反应物或产物的起始浓度无关。平衡常数不涉及时间概念不涉及反应速率。SO(g)O(g)=SO(g)K=×(K)K很大但RT反应速率很小。K可用来判断在一定温度下体系达平衡的条件封闭体系等温等压条件的反应:△rGm(T)=△rGmθ(T)RTlnJ因:△rGmθ(T)=RTlnKθ则:△rGm(T)=RTlnKθRTlnJ得:△rGm(T)=RTln(JKθ)a、当J<Kθ△rGm(T)<正反应自发进行。b、当J>Kθ△rGm(T)>逆反应自发进行。c、当J=Kθ△rGm(T)=化学平衡状态。 浓度对化学平衡的影响、化学平衡的移动因外界条件改变而使可逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态

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