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化学平衡理论强化与提高（提高班） 课件 2024年化学奥林匹克竞赛
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这是一份化学平衡理论强化与提高（提高班） 课件 2024年化学奥林匹克竞赛，共60页。PPT课件主要包含了平衡是一种思想，发现平衡热身题，经验平衡常数，经验平衡常数的形式，多重平衡规则，平衡常数与转化率，标准平衡常数，化学平衡的移动，温度对化学平衡的影响，化学平衡的热力学本质等内容，欢迎下载使用。
碘化银和氯化银之间的相互转化氯化镁与氨水反应得到氢氧化镁和氯化铵，氯化铵溶液可以也溶解氧化镁或氢氧化镁的问题氯气与水的反应硫化氢与硫酸铜……
对于气相反应
平衡时各物质的分压不变，有 关系式
对于气相反应，既有 Kc， 也有 Kp，表达的是同一平衡态，但数值可能不同。
换算时，要注意各物理量的单位。
浓度 c 的单位是 ml∙dm－3， 压力 p 的单位是 Pa，
R = 8.314 103 Pa∙dm3∙ml－1∙K－1
Kc 和 Kp 之间可以相互换算，相关的公式有
平衡常数的表达式中，不要出现反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中的水，因为它们在反应过程中可以认为没有浓度变化。如
固相不写入。
K = p（CO2）
水溶液中的反应，其中的 H2O 不要出现在平衡常数的表达式中
这种复相反应的平衡常数，既不是 Kc，也不是 Kp，可用 K 表示。
其中的少量产物水，却要出现在平衡常数的表达式中。
为新产品的合成路线提供思路
平衡转化率和平衡产率有何异同？
若 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02 ml·dm－3，求 CO 的平衡转化 率，已知 Kc ＝ 9。
解：设平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度为 x ml·dm－3。
解得 x ＝ 0.015
普遍式（气相、液相、固相及多相体系都适用）
再次讨论：平衡转化率和平衡产率分别是多少？
例 2 是高温加工处理钢铁零件时涉及脱碳氧化或渗碳的一个重要化学反应。分别计算或估算该反应在298.15K和1173K时的标准平衡常数，并简单说明其意义。 。
例 3 将1.20mlSO2和2.00mlO2的混合气体，在800K和101.325kPa总压力下，缓慢通过催化剂生成SO3.等温等压下达到平衡后，测得混合物中生成的SO3为1.10ml。试利用上述实验数据求该温度下反应的
勒夏特列原理与太极拳勒夏特列原理与楞次定律
Q 称为某时刻的反应商（这里是浓度商） Q 的表达式类似于平衡常数 K 的表达式， 只是其浓度不是平衡浓度。
向正向进行
（a） 计算转化率和判断反应方向，用 K 和 K ⊖ 均可。
（b） 比较 Q 和 K 的大小时， Q 和 K 两者的浓度或分压表示一定要一致。
在经验平衡常数和标准平衡常数的使用上，有两点要注意：
例4 化学平衡如何和无机化合物性质联系？
例5、勒夏特列原理的反思
例6、勒夏特列原理的反思
例7、温度对化学平衡的影响
已知298.15 K时
求700 K时的标准平衡常数
利用热力学数据表或测定反应热效应，先计算反应的焓变和熵变
（3）测定可逆电池的标准电动势
（4）从标准摩尔生成Gibbs自由能计算
标准摩尔生成Gibbs自由能
因为Gibbs自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质的生成Gibbs自由能看作零，则：
在标准压力下，由稳定单质生成单位物质的量化合物时Gibbs自由能的变化值，称为该化合物的标准摩尔生成Gibbs自由能，用下述符号表示：
没有规定温度，通常在298.15 K时的表值容易查阅
(2)判断反应的可能性
用途1.计算热力学平衡常数
(1) －(2) 得（3）
用途3．近似估计反应的可能性
得rGm = －RTlnK⊖ + RTlnQ
该公式将非标准态下的两种判据联系起来
Q < K ⊖ 时，反应正向进行， 由公式得 ， rGm < 0 ；
Q > K ⊖ 时，反应逆向进行， 由公式得， rGm > 0 ；
Q = K ⊖ 时，反应达到平衡， 由公式得，rGm = 0 。
例 8 计算过氧化氢分解反应的标准摩尔吉布斯自由能变化，并求298 K 时反应的平衡常数。
= 47.1
解：查表计算了 298 K 反应的 ΔrGm ＝ －116.7 kJ•ml－1
4．近似估计反应的可能性
改变反应外界条件，使反应能进行
反应有可能进行，平衡位置对产物有利
有列在表中的生成反应的相对热力学数据：
也有通过表中数据计算得来的化学反应的标准态热力学数据：
焓变 熵变 自由能变
还有非标准状态下反应的热力学数据： 焓变 rHm 熵变 rSm 自由能变 rGm
既有 298 K 的，又有其他温度下的数据。
这些热力学数据之间既有本质上的区别，又可以通过
复相反应的标准平衡常数
如果在一个反应系统中，既有液态或固态物质又有气态物质参与，则称这种反应为复相化学反应。
p(CO2)称为CaCO3(s)的解离压力(dissciatin pressure)。
某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。
如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压力。
复相反应的标准平衡常数
Na2SO4•10 H2O（s）—— Na2SO4（s）+ 10 H2O（g）
273 K 时的平衡常数 K ⊖ = 4.08 10－25
例 10 结晶水合物的风化问题
K ⊖ = 4.08 10－25
这一数据说明： 273 K 时 Na2SO4•10 H2O 表面 H2O 的平衡分压是 0.364 kPa。
这个数据的实际意义又是什么呢 ？
若环境中 H2O 的分压低于此值，则 Na2SO4•10 H2O 将要失水分解，即风化。
273 K 时 H2O 的饱和蒸汽压为 0.611 kPa。
要保证 H2O 的分压高于 0.364 kPa，则相对湿度要大于如下值
例11、复相反应的平衡计算
例12、复相反应的平衡计算
在一个反应系统中，如果同时发生几个反应，当到达平衡态时，这种情况称为同时平衡。
在处理同时平衡的问题时，要考虑每个物质的数量在各个反应中的变化，并在各个平衡方程式中同一物质的数量应保持一致。
同时存在如下两个平衡：
解：设开始时CHCl3和H2O的量各为1.0，到达平衡时，HCl 的转化分数为 x，生成二甲醚的转化分数为y，则在平衡时各物的量为：
耦合反应（cupling reactin）
设系统中发生两个化学反应，若一个反应的产物在另一个反应中是反应物之一，则这两个反应称为耦合反应。例如：
例如：在298.15 K时：
反应(1)、(2)耦合，使反应(3)得以顺利进行。
简便快速地判断各种综合反应平衡常数与各物质离解或形成常数间的关系
例15、 有争议的高考题（2022年江苏卷）
例16、同类型的高考题（2023年江苏卷）
例17 、2003年夏令营
例18、2008年夏令营
例19、 2019年夏令营
例20、 2020年夏令营
例21、 2022年夏令营
例22 化学平衡如何和无机化合物性质联系？
碘化银和氯化银之间的相互转化氯化镁与氨水反应得到氢氧化镁和氯化铵，氯化铵溶液可以也溶解氧化镁或氢氧化镁的问题氯气与水的反应硫化氢与硫酸铜……
对于气相反应
平衡时各物质的分压不变，有 关系式
对于气相反应，既有 Kc， 也有 Kp，表达的是同一平衡态，但数值可能不同。
换算时，要注意各物理量的单位。
浓度 c 的单位是 ml∙dm－3， 压力 p 的单位是 Pa，
R = 8.314 103 Pa∙dm3∙ml－1∙K－1
Kc 和 Kp 之间可以相互换算，相关的公式有
平衡常数的表达式中，不要出现反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中的水，因为它们在反应过程中可以认为没有浓度变化。如
固相不写入。
K = p（CO2）
水溶液中的反应，其中的 H2O 不要出现在平衡常数的表达式中
这种复相反应的平衡常数，既不是 Kc，也不是 Kp，可用 K 表示。
其中的少量产物水，却要出现在平衡常数的表达式中。
为新产品的合成路线提供思路
平衡转化率和平衡产率有何异同？
若 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02 ml·dm－3，求 CO 的平衡转化 率，已知 Kc ＝ 9。
解：设平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度为 x ml·dm－3。
解得 x ＝ 0.015
普遍式（气相、液相、固相及多相体系都适用）
再次讨论：平衡转化率和平衡产率分别是多少？
例 2 是高温加工处理钢铁零件时涉及脱碳氧化或渗碳的一个重要化学反应。分别计算或估算该反应在298.15K和1173K时的标准平衡常数，并简单说明其意义。 。
例 3 将1.20mlSO2和2.00mlO2的混合气体，在800K和101.325kPa总压力下，缓慢通过催化剂生成SO3.等温等压下达到平衡后，测得混合物中生成的SO3为1.10ml。试利用上述实验数据求该温度下反应的
勒夏特列原理与太极拳勒夏特列原理与楞次定律
Q 称为某时刻的反应商（这里是浓度商） Q 的表达式类似于平衡常数 K 的表达式， 只是其浓度不是平衡浓度。
向正向进行
（a） 计算转化率和判断反应方向，用 K 和 K ⊖ 均可。
（b） 比较 Q 和 K 的大小时， Q 和 K 两者的浓度或分压表示一定要一致。
在经验平衡常数和标准平衡常数的使用上，有两点要注意：
例4 化学平衡如何和无机化合物性质联系？
例5、勒夏特列原理的反思
例6、勒夏特列原理的反思
例7、温度对化学平衡的影响
已知298.15 K时
求700 K时的标准平衡常数
利用热力学数据表或测定反应热效应，先计算反应的焓变和熵变
（3）测定可逆电池的标准电动势
（4）从标准摩尔生成Gibbs自由能计算
标准摩尔生成Gibbs自由能
因为Gibbs自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质的生成Gibbs自由能看作零，则：
在标准压力下，由稳定单质生成单位物质的量化合物时Gibbs自由能的变化值，称为该化合物的标准摩尔生成Gibbs自由能，用下述符号表示：
没有规定温度，通常在298.15 K时的表值容易查阅
(2)判断反应的可能性
用途1.计算热力学平衡常数
(1) －(2) 得（3）
用途3．近似估计反应的可能性
得rGm = －RTlnK⊖ + RTlnQ
该公式将非标准态下的两种判据联系起来
Q < K ⊖ 时，反应正向进行， 由公式得 ， rGm < 0 ；
Q > K ⊖ 时，反应逆向进行， 由公式得， rGm > 0 ；
Q = K ⊖ 时，反应达到平衡， 由公式得，rGm = 0 。
例 8 计算过氧化氢分解反应的标准摩尔吉布斯自由能变化，并求298 K 时反应的平衡常数。
= 47.1
解：查表计算了 298 K 反应的 ΔrGm ＝ －116.7 kJ•ml－1
4．近似估计反应的可能性
改变反应外界条件，使反应能进行
反应有可能进行，平衡位置对产物有利
有列在表中的生成反应的相对热力学数据：
也有通过表中数据计算得来的化学反应的标准态热力学数据：
焓变 熵变 自由能变
还有非标准状态下反应的热力学数据： 焓变 rHm 熵变 rSm 自由能变 rGm
既有 298 K 的，又有其他温度下的数据。
这些热力学数据之间既有本质上的区别，又可以通过
复相反应的标准平衡常数
如果在一个反应系统中，既有液态或固态物质又有气态物质参与，则称这种反应为复相化学反应。
p(CO2)称为CaCO3(s)的解离压力(dissciatin pressure)。
某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。
如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压力。
复相反应的标准平衡常数
Na2SO4•10 H2O（s）—— Na2SO4（s）+ 10 H2O（g）
273 K 时的平衡常数 K ⊖ = 4.08 10－25
例 10 结晶水合物的风化问题
K ⊖ = 4.08 10－25
这一数据说明： 273 K 时 Na2SO4•10 H2O 表面 H2O 的平衡分压是 0.364 kPa。
这个数据的实际意义又是什么呢 ？
若环境中 H2O 的分压低于此值，则 Na2SO4•10 H2O 将要失水分解，即风化。
273 K 时 H2O 的饱和蒸汽压为 0.611 kPa。
要保证 H2O 的分压高于 0.364 kPa，则相对湿度要大于如下值
例11、复相反应的平衡计算
例12、复相反应的平衡计算
在一个反应系统中，如果同时发生几个反应，当到达平衡态时，这种情况称为同时平衡。
在处理同时平衡的问题时，要考虑每个物质的数量在各个反应中的变化，并在各个平衡方程式中同一物质的数量应保持一致。
同时存在如下两个平衡：
解：设开始时CHCl3和H2O的量各为1.0，到达平衡时，HCl 的转化分数为 x，生成二甲醚的转化分数为y，则在平衡时各物的量为：
耦合反应（cupling reactin）
设系统中发生两个化学反应，若一个反应的产物在另一个反应中是反应物之一，则这两个反应称为耦合反应。例如：
例如：在298.15 K时：
反应(1)、(2)耦合，使反应(3)得以顺利进行。
简便快速地判断各种综合反应平衡常数与各物质离解或形成常数间的关系
例15、 有争议的高考题（2022年江苏卷）
例16、同类型的高考题（2023年江苏卷）
例17 、2003年夏令营
例18、2008年夏令营
例19、 2019年夏令营
例20、 2020年夏令营
例21、 2022年夏令营
例22 化学平衡如何和无机化合物性质联系？
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