普通化學化學平衡原理

關于普通化學化學平衡原理1第1頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三2第一節(jié)標準平衡常數(shù)一、可逆反應二、化學平衡狀態(tài)三、標準平衡常數(shù)第2頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三3一、可逆反應

有些化學反應幾乎能進行到底，反應物基本上能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。這些幾乎進行到底的反應稱為不可逆反應。

但實際上，大多數(shù)反應不能進行到底，只有一部分反應物能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。這種在同一條件下能同時向兩個相反方向進行的化學反應稱為可逆反應。MnO22KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)如：第3頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三4

為了表示反應的可逆性，在化學方程式中用“”代替“”或“”。在可逆反應中，把：從左向右進行的反應稱為正反應，從右向左進行的反應稱為逆反應。（1）N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)（2）Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)（3）ZnS(s)+2H3O+(aq)

Zn2+(aq)+H2S(g)+2H2O(l)第4頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三5二、化學平衡狀態(tài)

可逆反應進行到一定程度時，系統(tǒng)中反應物與生成物的濃度不再隨時間而改變，反應似乎已“停止”。系統(tǒng)的這種表面上靜止的狀態(tài)叫做化學平衡狀態(tài)。●客觀上，系統(tǒng)的組成不再隨時間而變●平衡是自發(fā)的●化學平衡是動態(tài)平衡●平衡組成與達到平衡的途徑無關化學平衡有以下幾個重要特點：第5頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三6三、標準平衡常數(shù)根據(jù)化學反應等溫方程：

ΔrGm(T)=ΔrGm(T)+RTlnQ

當反應達到平衡狀態(tài)時ΔrGm(T)=0，

-ΔrGm(T)

=RTlnQeq

在熱力學中：-ΔrGm(T)

=RTlnK

上標eq表示在平衡狀態(tài)下。則

K=Qeq

：在一定溫度下指定的化學反應在平衡時的反應商是一個只與反應的本質(zhì)，即反應的ΔrGm(T)

和K(T)

有關的常數(shù)。

或在一定溫度下達到平衡的指定化學反應系統(tǒng)中，各參加反應的物種的平衡組成之間存在確定的函數(shù)關系。說明稱為標準平衡常數(shù)，表明化學反應進行的程度。第6頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三7●

對于溶液中的反應Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)1.標準平衡常數(shù)表達式●對于氣相反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g）3NH3N2H2第7頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三8●對于一般化學反應標準平衡常數(shù)K

用以定量表達化學反應的平衡狀態(tài)。K值越大，平衡混合物中生成物越多而反應物越少，反之亦然。第8頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三9

書寫標準平衡常數(shù)表達式應注意以下三點：（1）若B為固體、純液體或稀溶液中的溶劑則；若B為氣體,則；若B為稀溶液中的溶質(zhì)，則。（2）標準平衡常數(shù)表達式和數(shù)值與化學反應方程式有關，同一可逆反應，如果用不同的化學方程式來表示，則標準平衡常數(shù)表達式和數(shù)值不同。

例題P66

反應（a），（b）（3）標準平衡常數(shù)只與反應溫度有關，與各平衡組成無關，故在使用時必須注明反應溫度第9頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三10

標準平衡常數(shù)可以通過實驗測定。只要知道某溫度下平衡時反應物和產(chǎn)物的濃度或分壓力，就能計算出反應的平衡常數(shù)。

通常是測定反應物的起始濃度(分壓力)及平衡時任一反應物或產(chǎn)物的濃度(分壓力)，根據(jù)化學反應方程式推算出其他反應物和產(chǎn)物的平衡濃度或平衡分壓力，計算出反應的標準平衡常數(shù)。第10頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三112.標準平衡常數(shù)的應用

2.1判斷反應進行的程度

2.2預測反應的方向

2.3計算平衡組成第11頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三122.1判斷反應進行的程度

當可逆反應達到平衡時，反應物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物已經(jīng)達到了最大限度。

若反應的標準平衡常數(shù)很大，則平衡時產(chǎn)物的活度比反應物的活度要大得多，說明反應物已大部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，反應進行比較完全。若反應的標準平衡常數(shù)很小，則平衡時產(chǎn)物的活度比反應物的活度要小得多，說明反應物只有一小部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，反應進行程度很小。第12頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三13

可逆反應進行的程度也常用平衡轉(zhuǎn)化率來表示。反應物A的平衡轉(zhuǎn)化率定義為：

標準平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都可以表示反應進行的程度。在通常情況下，標準平衡常數(shù)越大，反應物的平衡轉(zhuǎn)化率也越大。第13頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三142.2預測反應的方向

在一定溫度下，比較標準平衡常數(shù)與反應商的相對大小，就能預測反應的方向。當

Q<K時，化學反應正向自發(fā)進行;

當Q=K

時,化學反應處于平衡狀態(tài);

當Q>K

時,化學反應逆向自發(fā)進行;

由化學反應等溫方程式及反應的標準平衡常數(shù)與反應的標準吉布斯自由能的關系，可知：ΔrGm

(T)

=RTln（Q/K)第14頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三152.3計算平衡組成

標準平衡常數(shù)確定了平衡系統(tǒng)中反應物和產(chǎn)物的濃度或分壓力之間的關系。因此，可利用標準平衡常數(shù)計算反應物和產(chǎn)物的平衡濃度或平衡分壓力。例題

P663.13.2第15頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三163.多重平衡系統(tǒng)多重平衡規(guī)則：

若:反應3=反應1+反應2如P68例則：這是一個重要規(guī)則，適用于各種多重平衡系統(tǒng)。K3=K1.K2第16頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三17+)K=K1.K2

=20×0.012=0.24例：已知:SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)

K1=20NO2(g)NO(g)+1/2O2(g)K2=0.012則:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)例題：P693.3第17頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三18第二節(jié)化學平衡移動一、濃度對化學平衡移動的影響二、壓力對化學平衡移動的影響三、溫度對化學平衡移動的影響第18頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三19平衡移動

外界條件改變時一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程叫平衡移動。所有的平衡移動都服從勒夏特列原理(LeChatelier’sprinciple):若對平衡系統(tǒng)施加外力,平衡將沿著減小此外力的方向移動。(LeChatelier

H,1850-1936)法國無機化學家，巴黎大學教授第19頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三20一、濃度對化學平衡的影響

增大反應濃度或減少生成物濃度時平衡將沿正反應方向移動；減小反應物濃度或增加生成物濃度時平衡則沿逆反應方向移動。對于溶液中的化學反應：平衡時,

Q=Kc(反應物)增大或c(生成物)減小,Q<K

，

平衡向正向移動c(反應物)減小或c(生成物)增大,Q>K

，

平衡向逆向移動例如：Fe3+(aq)＋

3H2O(l)Fe（OH）3(s)＋

3H+(aq)

加水加鹽酸第20頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三21

壓力變化對平衡的影響實質(zhì)是通過濃度的變化起作用。改變壓力對無氣相參與的系統(tǒng)或者反應前后氣體分子數(shù)相等的反應無影響。若分子數(shù)不相等平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動。也可根據(jù)ΔG=－RTlnK+RTlnQ

的公式來判斷：

QP<K時，ΔrGm<0,正向反應能自發(fā)進行；

QP＝K時，ΔrGm＝0,反應處于平衡狀態(tài)；

QP>K時，ΔrGm>0,逆向反應能自發(fā)進行。二、壓力對化學平衡的影響第21頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三22如果平衡系統(tǒng)的總壓力增至原來的2倍,則即Q<K,導致反應向生成氨的方向移動。3H2(g)＋

N2(g)2NH3(g)例：第22頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三23

在影響平衡的因素中溫度因素最重要。三、溫度對化學平衡的影響由ΔrGm(T)=ΔrHm(T)-TΔrSm(T)lnK=-ΔrGm(T)/RT可知：

平衡常數(shù)K不受P、C和cat的影響。但是T不同K就不同。范特霍夫（van’tHoff）方程第23頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三24(1)(2)不同溫度T1，T2

時，分別有等式

:

這里，近似地認為rHm和rSm不隨溫度變化。(2)－(1)，得第24頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三25

對于吸熱反應，rHm>0，當 T2>T1

時，K2>K1

，平衡右移；

T2<T1

時，K2<K1

，平衡左移。

對于放熱反應，rHm<0，當 T2>T1

時，K2<K1

，平衡左移；

T2<T1

時，K2>K1

，平衡右移。例題：P733.4第25頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三26對于液體：可為：P2P1vap克拉貝龍—克勞修斯方程例題：P733.5液體的標準摩爾氣化焓第26頁，講稿共29頁，2023年5月2日，星期三271.化學平衡狀態(tài)和標準平衡常數(shù)

Chemicalequilibriumandstandardequilibr