分壓平衡常數(shù)課件

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,1,*,基礎(chǔ)化學(xué),(,三,),*,基礎(chǔ)化學(xué),(,三,),3-2,平衡常數(shù),平衡常數(shù),3-2,化學(xué)反應(yīng)達到平衡時，反應(yīng)進行的程度可能有很大的差異，有些幾近完全反應(yīng)才達平衡，有些則進行極小的程度即達平衡。這些反應(yīng)之間的差異，都可以用平衡常數(shù)來表達。,3-2.1,平衡常數(shù)表示式,3-2.2,分壓平衡常數(shù),3-2.3,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.4

2、,平衡常數(shù)的應(yīng)用,平衡常數(shù)表示式,3-2.1,化學(xué)是一門實驗的科學(xué)，化學(xué)平衡概念的發(fā)展便是如此。,1864,年，,挪威化學(xué)家古柏格,(C.M.Guldberg,，,1836,1902),和威格,(P.Waage,，,1833,1900),在研究許多化學(xué)反應(yīng)之後發(fā)現(xiàn)，,當(dāng)一個可逆反應(yīng)在定溫時達平衡，其,產(chǎn)物濃度的係數(shù)次方之乘積與反應(yīng)物濃度的係數(shù)次方之乘積的比值恆為一常數(shù),。,平衡常數(shù)表示式,3-2.1,以可逆反應(yīng),aA,(g),+bB,(g),cC,(g),+dD,(g),說明：,l,A,、,B,為反應(yīng)物,，,C,、,D,為產(chǎn)物,，,a,、,b,、,c,、,d,分別為係數(shù),，,當(dāng)此反應(yīng)達平衡時,

3、，,各物質(zhì)濃度間有如式：,A,、,B,、,C,、,D,為各物質(zhì)之體積莫耳濃度。,平衡常數(shù)表示式,平衡常數(shù),平衡常數(shù)表示式,3-2.1,平衡常數(shù)表示式的表示法係根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式而來，平衡常數(shù)隨反應(yīng)式而變：,平衡常數(shù)表示式,(1),反應(yīng)式逆寫，平衡常數(shù)變?yōu)樵胶獬?shù)之,倒,數(shù),。,平衡常數(shù)表示式,3-2.1,平衡常數(shù)表示式的表示法係根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式而來，平衡常數(shù)隨反應(yīng)式而變：,平衡常數(shù)表示式,(2),若反應(yīng)式各物質(zhì)係數(shù)皆乘以,n,倍,，,則其平衡 常數(shù)表示式成為：,新平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)之,n,次方,平衡常數(shù)表示式,3-2.1,2.,若一個反應(yīng)是兩個或兩個以上相關(guān)反應(yīng)的總,和，則其平衡常數(shù)為該個別反應(yīng)

4、的平衡常數(shù),之,乘積,。例如：,平衡常數(shù)表示式,K,3,K,1,K,2,式,(1),式,(2),得式,(3),平衡常數(shù)表示式,3-2.1,3.,同理，,當(dāng)兩個反應(yīng)式相減得第三個反應(yīng)式時，,第三個反應(yīng)式之平衡常數(shù)，為該兩反應(yīng)平衡常,數(shù)之,商,。例如：,平衡常數(shù)表示式,式,(3),式,(1),得式,(2),平衡常數(shù)表示式,3-2.1,500,時，哈柏法製氨,(,N,2(g),+,3H,2(g),2NH,3(g),),所測得之實驗數(shù)據(jù)如下：,不論各物質(zhì)之初濃度為何，將達平衡時各物質(zhì)平衡濃度代入平衡常數(shù)表示式，所得平衡常數(shù)恆為,6.0210,2,。,三組實驗中，每一組的平衡濃度皆稱為一個,平衡位置,。

5、定溫下，一個反應(yīng)的平衡位置有無限多個，但僅存在一個平衡常數(shù)。,範(fàn)例,3-3,於,1000,K,時，反應(yīng)：,N,2(g),+,O,2(g),2NO,(g),的平衡常數(shù)為,5.010,9,，在同溫下，,4NO,(g),2N,2(g),+,2O,2(g),的平衡常數(shù)應(yīng)為何？,解答,將第一個反應(yīng)式係數(shù)乘以,2,倍，再將反應(yīng)式逆寫，即成為第二個反應(yīng)式。設(shè)第一個反應(yīng)式的平衡常數(shù)為,K,1,，第二個反應(yīng)式的平衡常數(shù)為,K,2,。,練習(xí)題,3,-,3,若,A,B,C,的平衡常數(shù)為,4.0,；,2A,D,C,的平衡常數(shù)為,6.0,，,則,C,D,2B,的平衡常數(shù)為何？,(A)0.38,(B)0.67,(C)1.

6、5,(D)2.7,(E),9.0,則,2,可得,C,D,2B,故,解答,分壓平衡常數(shù),(K,p,),3-2.2,前述的平衡常數(shù)都是以平衡時各物質(zhì)的濃度表示，常以,K,或,K,c,表之,。,若平衡系中有氣態(tài)物質(zhì)者,，,也可用其分壓代替濃度，所求得的平衡常數(shù)以,表示,，,稱為,。,哈柏法製氨反應(yīng)，以分壓表示，其平衡常數(shù)表示式為,K,p,分壓平衡常數(shù),3-2.2,K,c,與,K,p,的關(guān)係,n,=,(c+d),(a+b),氣相平衡系 ：,aA,(g),+bB,(g),cC,(g),+dD,(g),分壓平衡常數(shù),(K,p,),範(fàn)例,3-4,光氣,(COCl,2,),是一種戰(zhàn)爭用的毒氣，,27,時，光氣

7、生成反應(yīng),CO,(,g,),+,Cl,2(,g,),COCl,2(,g,),的分壓平衡常數(shù),K,p,1.5010,8,(,分壓皆以,atm,為單位,),，則其濃度平衡常數(shù),K,c,為何？,解答,n,1,，所以,K,c,K,p,(RT),1.5010,8,0.082 300,3.6910,9,練習(xí)題,3,-,4,在,反應(yīng)中，,K,c,與,K,p,的,關(guān)係為何？,解答,4H,2(g),+CS,2(g),CH,4(g),+2H,2,S,(g),將,n,(1,2),(4,1),2,代入，可得,K,p,K,c,(RT),2,，,移項得,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,反應(yīng)物與產(chǎn)物皆為同相者，此類反應(yīng)稱

8、為,勻相平衡,。,氣相的勻相平衡系中，各物質(zhì)的濃度或分壓均為可變量，故皆須表示在平衡常數(shù)表示式中。,但在水溶液系統(tǒng)的勻相平衡系中，常有水參與反應(yīng)，此時水的濃度幾乎不變，可視為常數(shù)，故不列入平衡常數(shù)表示式中。,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,以醋酸在水溶液中的解離反應(yīng)為例：,注意：水在,非水溶液,中必須列入表示式：,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,在平衡系中，若各物質(zhì)之狀態(tài)不只一相者，稱為,不勻相平衡,。,在不勻相平衡系中，固態(tài)及液態(tài)物質(zhì)的濃度並不隨反應(yīng)進行而改變，故皆不列入平衡常數(shù)表示式中。,例如，工業(yè)上利用碳酸鈣的熱分解反應(yīng)製造石灰：,在此反應(yīng)中，碳酸鈣與石灰為固態(tài)物質(zhì)，其濃度為定值，故

9、不列入平衡常數(shù)表示式中。,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,開始時兩容器中含有不同量的,CaCO,3,和,CaO,，,但在同溫達平衡時，容器中,CO,2,的分壓相同,。,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,又如固態(tài)物質(zhì)銅與汞離子的反應(yīng)：,其平衡常數(shù)表示式中，不需表示固態(tài)物質(zhì)銅和液態(tài)物質(zhì)汞的濃度：,勻相平衡與不勻相平衡,3-2.3,同樣的，水分解為氫氣及氧氣的反應(yīng)：,水的濃度為定值，亦不列入平衡常數(shù)表示式中：,範(fàn)例,3-5,寫出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式：,(1),(2),(3),(4),答：,練習(xí)題,3-5,寫出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式：,答：,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,平衡常數(shù)大小表示一個

10、反應(yīng)達到平衡時的反應(yīng)程度。,平衡常數(shù)極大的反應(yīng)，表示達平衡時，其反應(yīng)物幾乎完全變?yōu)楫a(chǎn)物；,反之，平衡常數(shù)很小的反應(yīng)，表示達平衡時，僅有很少量的產(chǎn)物生成，產(chǎn)率很低。,一、判斷反應(yīng)進行的程度：,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,二、預(yù)測反應(yīng)進行的方向：,反應(yīng)進行的方向可以用反應(yīng)商,(Q),與平衡,常數(shù)比較來判斷。,以反應(yīng)通式,aA+bB,cC+dD,為例：,將反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度代入：,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,Q,與,K,的關(guān)係,1.,Q,K,反應(yīng),。,處於平衡狀態(tài),2.,Q,K,反應(yīng),，,會向左進行,使,Q,值,減小，直至平衡。,3.,Q,K,反應(yīng),，,會向右進行,使,Q,值,增加，直至平衡。,

11、表示產(chǎn)物的濃度較平衡時為大,表示產(chǎn)物的濃度較平衡時為小,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,以碳酸鉛的分解反應(yīng)為例：,其平衡常數(shù)表示式為：,在定溫下的密閉容器,，,其中所加入,PbCO,3,之質(zhì)量,，,與容器中,CO,2,的濃度關(guān)係如下圖：,A,點表示容器中,CO,2,的濃度大於平衡濃度，,即,Q,K,，,故平衡須向左移動，直至,CO,2,濃度降低至平衡濃度，,即,Q,K,；,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,以碳酸鉛的分解反應(yīng)為例：,其平衡常數(shù)表示式為：,在定溫下的密閉容器,，,其中所加入,PbCO,3,之質(zhì)量,，,與容器中,CO,2,的濃度關(guān)係如下圖：,B,點表示容器中,CO,2,的濃度小於平衡濃度，,

12、即,Q,K,，,故平衡須向右移動，直至,CO,2,濃度增加至平衡濃度，,即,Q,K,。,平衡常數(shù)的應(yīng)用,3-2.4,再以氧化鎘被氫氣還原的反應(yīng)為例：,其平衡常數(shù)表示式為：,以,H,2,O,對,H,2,作圖,，,關(guān)係如下圖：,在平衡時,H,2,O,與,H,2,成正比,A,點表示,H,2,O,與,H,2,比值小於平衡時，,即,Q,K,，,故平衡須向右移動，,使,Q,K,；,B,點則使平衡向左移動。,範(fàn)例,3-6,某溫度時，反應(yīng),H,2(,g),+,I,2(g),2H,I,(g),之,K,c,100,，一密閉容器中,H,2,、,I,2,及,H,I,的濃度依序為,1.0 M,、,1.0 M,及,4.0

13、 M,，回答下列問題：,(1),反應(yīng)將向何方向進行？,(2),達到平衡時，各物質(zhì)的濃度分別為何？,範(fàn)例,3-6,解答,(1),將,H,2,1.0 M,、,I,2,1.0 M,、,H,I,4.0 M,代入反應(yīng)商關(guān)係式中：,因為,Q,K,，故,反應(yīng)向右進行,。,範(fàn)例,3-6,(2),設(shè),H,2,及,I,2,反應(yīng)掉,x,M,可達平衡,解得,x,0.50,（,M,），,將平衡濃度代入平衡常數(shù)表示式：,H,2,0.50 M,、,I,2,0.50 M,、,H,I,5.0 M,故平衡時：,解答,練習(xí)題,3-6,在反應(yīng),A,(,g,),+,2B,(g),E,(g),+,2F,(g),中，,A,及,B,的初濃度

14、均為,2.00 M,，平衡時測得,A,的濃度為,1.20 M,?；卮鹣铝袉栴}：,(1),平衡時，,B,、,E,及,F,的濃度各為若干？,(2),平衡常數(shù),K,c,值為若干？,(3),此反應(yīng)之,K,p,與,K,c,值是否相等，為什麼？,練習(xí)題,3-6,已知,A,的初濃度為,2.00 M,，達平衡時為,1.20 M,，故反應(yīng)量為,0.80 M,，則其餘物質(zhì)之反應(yīng)量與平衡濃度如下：,(1),平衡時，,B,0.40 M,，,E,0.80 M,，,F,1.60 M,(2),將平衡濃度代入平衡常數(shù)表示式中,解得,(3),相等，因為化學(xué)反應(yīng)式中，左邊氣體的係數(shù)總和與右邊氣,體的係數(shù)總和相等。,解答,範(fàn)例,3

15、-7,已知,Pu,4+,(aq),+F,(aq),PuF,3+,(aq),之平衡常數(shù),K,c,6.010,6,，滴加,KF,(aq),於含,1.010,3,M,之,Pu,4+,(aq),中,，,直到,F,的濃度為,0.10 M,時,，,Pu,4+,的濃度為若干,M,？,範(fàn)例,3-7,因為,K,c,值甚大，幾乎完全反應(yīng)，故達平衡時，,Pu,4+,幾乎完全用盡，故將,Pu,4+,完全反應(yīng)成,PuF,3+,，再向左反應(yīng)達平衡。,設(shè)達平衡時，,Pu,4+,x,M,因,K,c,極大，故,x,1.010,3,，即,1.010,3,x,1.010,3,將平衡濃度代入平衡常數(shù)表示式：,解得,x,1.710,9

16、,(M),解答,練習(xí)題,3-7,定溫,時，反應(yīng),2Ag,(s),+Cu,2+,(aq),Cu,(s),+2Ag,+,(aq),，,K,c,1.010,16,；將銀片放入,1.0 M,的硫酸銅溶液中,，,達平衡時,，,Ag,+,的濃度為何？,練習(xí)題,3-7,因為平衡常數(shù)極小，故,Cu,2+,幾乎不反應(yīng),因,K,c,極小，故,1.0,(1/2,x),1.0,，,將平衡濃度代入平衡常數(shù)表示式中：,即 ，,解得,x,1.010,8,(,M,),解答,學(xué)習(xí)成果評量,寫出以下反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式：,4NH,3(g),+5O,2(g),4NO,(g),+6H,2,O,(g),Zn,(s),+CuSO,4(aq),Cu,(s),+ZnSO,4(aq),AgCl,(s),Ag,+,(aq),+Cl,(aq),學(xué)習(xí)成果評量,CH,3,COOH,(,l,),+C,2,H,5,OH,(,l,),CH,3,COOC,2,H,5(,l,),+H,2,O,(,l,),Cl,2(g),+H,2,O,(,l,),H,+,(aq),+Cl,(aq),+HClO,(aq),CH,3,COOH,(aq),+OH,(aq),C