第四章化学平衡

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1、第6章化学平衡第6章化学平衡学习要点1.平衡常数及其意义2.等温方程式及其应用3.化学平衡移动规律第1节化学平衡常数一、化学平衡：一定条件下，可逆反应进行到正、逆反应速率相等，反应物与产物浓度或分压不随时间而变化的状态。ΔrGm(T)=0共同点浓度、分压等宏观性质不随时间变化暂时的、有条件的、相对的共同点动态平衡增大反应物浓度正反应速率加快减小反应物浓度正反应速率减慢e-equilibrium“平衡”二、平衡常数(equilibriumconstant)1、实验（经验）平衡常数（1）气相反应的经验平衡常数Kp平衡分压pe(A)pe(B)pe(D)pe(E)反应aA(g)+bB(g)dD(g)

2、+eE(g)Kp的单位为(kPa∑ν)or(Pa∑ν)∑ν=(d+e)-(a+b)ped(D)pee(E)定义：Kp=pea(A)peb(B)例、一定温度下，反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)（2）溶液反应的经验平衡常数KcKc的单位为(mol.L-1)∑ν，∑ν=(d+e)-(a+b)。平衡浓度：ce(A)ce(B)ce(D)ce(E)定义ced(D)cee(E)Kc=cea(A)ceb(B)aA+bBdD+eEpe/pӨ=pr,e，ce/cӨ=cr,e（纯数）将相对平衡浓度或相对平衡分压代入平衡常数表达式得标准平衡常数（无单位，量纲为1）。2、标准平衡常数(KӨ)下标r,e表示相对

3、平衡量。或：气相反应溶液中的反应或：aA(aq)+bB(aq)dD(aq)+eE(aq)当∑ν=(d+e)－(a+b)=0时，标准平衡常数与经验平衡常数数值相等。KӨ=Kp（pӨ）-∑νKӨ=Kc（cӨ）-∑ν，标准平衡常数无单位（1）表达式与方程式书写形式一一对应；3、关于平衡常数=5.7×104=(5.7×104)1/2=2.4×102如某温度下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)（2）特征常数，与反应本性、温度相关，而与浓度、压强无关；（3）K值大小可体现反应进行的完全程度(≥108)；（4）纯固体、纯液体参与反应，其浓度视为1，凡未列

4、入平衡常数表达式中的各物质均不影响平衡。(5)稀溶液中，溶剂参与反应，其浓度视为1。但:Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)r,r,固体物质不写入表达式Mg2++2OH-Mg(OH)2(s)KӨ表达式?KspӨ--即标准溶度积常数Cr2O72-＋H2O2CrO42-＋2H+水不要写入表达式4、ΔrGmӨ(T)与KӨ的关系引入范特霍夫等温方程：ΔrGm(T)=ΔrGmӨ(T)+RTlnQΔrGm(T)：非标准状态下的自由能变ΔrGmӨ(T)：标准状态下的自由能变aA+bBdD+eE气相反应：任一状态下的反应商平衡时：ΔrGm(T)=0即：ΔrGmӨ(T)+RTlnQ平衡=

5、0平衡ΔrGmӨ(T)=-RTlnKӨ溶液中的反应ΔrGm(T)=ΔrGmӨ(T)+RTlnQ平衡时：平衡ΔrGmӨ(T)=-RTlnKӨ等温方程变换为:利用等温方程,判断反应方向Q＞K⊖，ΔrGm(T)＞0，反应逆向自发进行。Q=K⊖，ΔrGm(T)=0，反应处于平衡态。Q＜K⊖，ΔrGm(T)＜0，反应正向自发进行。教材133面例2：反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g),在2000K时，K⊖=1.249×108，(1)在H2(g)和O2(g)分压均为1.0×104Pa，水蒸气的分压为1.0×105Pa的混合体系中，反应的ΔrGm为多少？判断在该条件下反应自发方向(2)若H2(g)和

6、O2(g)的分压保持不变，水蒸气的分压最小为多大时，反应才不能自发进行？解：2H2(g)+O2(g)2H2O(g)(1)pr1.0×104/105=0.11.0×105/105=1.0(2)pr1.0×104/105=0.1p(H2O)/105(1)=－195.1kJ·mol-1Q＜K⊖，ΔrGm(2000K)＜0，反应正向自发进行。（2）当Q＞K⊖时,反应正向非自发,即：＞1.25×108即：pr(H2O)＞353.4p(H2O)＞353.4×1.0×105Pa=3.534×107Pa反应不能正向自发进行处理实际问题时，亦可用直接计算分压商或浓度商，将其与经验平衡常数Kp或Kc比较，可得相

7、同结论。例3（教材133面）、反应N2O4(g)2NO2(g)在25℃时Kp=11.5kPa,通过计算判断下列情况下反应向什么方向进行？(1)在300L的密闭容器中加入1molN2O4(g)和10molNO2(g)；(2)在300L的密闭容器中加入1molN2O4(g)和1molNO2(g)。解：(1)根据pV=nRT=826.3kPaQp＞Kp=11.5kPa反应逆向自发。(2)Qp==8.263kPaQp