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1、第四章 化学平衡4-1 标准平衡常数,1.1可逆反应与化学平衡 1.可逆反应,定义：一个化学反应在同一条件下，可以从左向右进行，也可以从右向左进行。,可逆反应进行的最大限度就是达到平衡状态。NO2(g)+SO2(g),NO(g)+SO3(g),2.化学平衡状态,定义：当正反应速率与逆反应速率相等时，反应系统中各物质的 浓度(或分压)，在宏观上不再随时间的变化而变化。,3.化学平衡的基本特征,(1)平衡后各组分浓度不再变化。,(2)化学平衡是动态平衡。,(3)化学平衡是相对的、暂时的、有条件的平衡。,1.2标准平衡常数,在指定温度下达到平衡时,K=,以上都是实验测得平衡时各物质的量，称之为实验平
2、衡常数，通常是有单位的量。本册书中只讨论标准平衡常数。,1.标准平衡常数表达式,若反应为液相化学反应,结论：,在一定温度下平衡态化学反应，产物相对浓度(或分压)的乘幂与反应物相对浓度(或分压)的乘幂之比为常数。,标准平衡常数只与反应温度有关，而与平衡组成无关,2.使用标准平衡常数 表达式的注意事项,（1）气相反应：各物质的量用相对分压表示，如：,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),K=,（2）液相反应：各物质的量用相对浓度表示，如：,HAc=H+Ac,K=,（3）纯固体或纯液体参加的反应，它们的浓度可 视为常数，故不写在平衡常数表达式中，如：,CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g
3、),（4）稀溶液中有水参加，则水的浓度看做 常数，不必写在平衡常数表达式中，如：,Cr2O72(aq)+H2O(l)=2CrO42(aq)+2H+(aq),但在非水溶液中反应时，若有水参加时，水的浓度 不能看做常数，必须写在平衡常数表达式中，如：,C2H5OH(1)+CH3COOH(1)=CH3COOC2H5(1)+H2O(1),（5）多重平衡原则：某反应由几个反应完成，则总反应平衡常数为各反应平衡常数之积，如：,A+B=AB,AB+B=AB2,A+2B=AB2,（6）平衡常数与反应式的写法有关。例如合成氨的反应：,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),（7）可逆反应，正逆反应的平衡常数互
4、为倒数。,2NH3(g)=N2(g)+3H2(g),42 吉布斯自由能变与化学平衡,2.1吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系,1.化学反应等温式,实例：在恒温恒压下，电池反应:,Zn（s）+Cu2+（l）=Zn2+（l）+Cu（s）,最亮,最暗,中间,中间,最大,最小,设在化学反应的过程中，化学能全部转变成电能，rG m有用功,（因为自由能改变的物理意义是化学反应做最大有用功的量度。）,最大,最小,中间,实验表明：,相同的温度和压力下，同一反应因反应物的浓度不同，反应的自由能改变也不同。,同一反应，因物质浓度不同反应的自由能改变 rG m也不同，,这充分说明：物质的浓度（或分压）对反应的自由能
5、改变也有贡献。,（化学反应等温式）,气相反应：rGm=rGm+RTln,化学反应等温式,相对值的乘幂之比称为浓度商（或分压商），用符号Q表示，,或 Q=,计算定温任意状态下化学反应的摩尔吉布斯自由能变rGm(T),对任一化学反应,3.用rGm判断反应方向,2.2 标准平衡常数的计算及应用,1.标准平衡常数的计算,例4-1计算标准状态时，反应,在298K及850K时的标准平衡常数K？,解：,=(393.51+0)(110.5 241.8)=41.16 kJmol1,=(213.73+130.68)(197.9+188.83)=42.08 JK1mol1,298K时，,=41.15103 298(
6、42.08)=28610 Jmol1,=11.55,850K时，,=41.15103 850(42.08)=5382 Jmol1,=0.762,2.平衡常数的应用,（1）应用平衡常数判断反应进行的方向,例：已知反应 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),在1000K时K=3.45，计算SO2、O2、SO3分压分别为20 kPa、10kPa、100kPa时混合气体的rGm，并判断反应进行的方向。,解：反应的相对分压商为：,Q=,=250,代入化学反应等温式，得：,（2）估计平衡转化率和平衡体系的组成,物质的转化率,100,43 化学平衡的移动,影响化学平衡移动的因素有浓度(或分压)、压力和
7、温度。,3.1 浓度对化学平衡的影响,温度和总压力不变，,改变系统中物质的浓度。根据化学反应等温式,增大反应物浓度或减小产物浓度，Q将变小，Q K，rGm 0，平衡正向移动；,减小反应物浓度或增大产物的浓度，Q将变大，Q K，rGm 0，平衡逆向移动。,3.2.压力对化学平衡的影响,1.体系总体积变化引起压力改变对化学平衡的影响,对只有液体和固体参加的反应，不影响；只影响有气体参加的反应。,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),当体系总压增大1倍，各物质的分压也增大1倍，即 p/(NH3)=2p(NH3)、p/(N2)=2p(N2)、p/(H2)=2p(H2),平衡正向移动,即，平衡向气体物质的量减少的方向移动，与 高中学的结论是相同的,2.加入惰性气体对化学平衡移动的影响,有恒定容积和恒定总压两种情况：,1.恒定容积,总压变大，体系中各气态物质的分压不会改变，,不会引起平衡的移动。,2.恒定总压,三.温度对化学平衡移动的影响,浓度与压力使平衡移动的原因是改变了浓度商(Q)，rGm发生变化，rGm和K不变。,温度变化将引起rGm和K的变,对一给定的化学反应，,两式相减，得,对范德霍夫方程的讨论：,如果改变体系的平衡条件，则平衡就向着减弱这种改变的方向移动。这就是化学平衡移动原理（勒夏特列原理）。,
