【VIP专享】无机化学 化学平衡

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
均相平衡 非均相平衡
化学平衡具有以下特征：
（1）化学平衡是一种动态平衡。 总的结果各物质的浓度都保持不变，反应物与生
成物处于动态平衡。 （2）化学平衡与起始状态无关，既可从反应物开始 ，也可以从生成物开始。 （3）化学平衡是有条件的。
显然， K1 K2 若已知500℃， K1 7.9105
则 K2 K1 8.9103
(3) K 不随压力和组成而变，但K 与rGm 一样都是温度 T 的 函数，所以应用式时rGm 必须与K 的温度一致，且应注明 温度。若未注明，一般是指 T = 298.15 K。
书写平衡常数表达式时应注意以下几点：
3.1.2 平衡常数
反应限度的判据与化学平衡
对于恒温恒压下不做非体积功的化学反应，当 ΔrG < 0时，系统在ΔrG 的推动下，使反应沿着确 定的方向自发进行。随着反应的不断进行， ΔrG 值越来越大，当ΔrG = 0时，反应因失去推动力而 在宏观上不再进行了，即反应达到了平衡状态。 ΔrG = 0 就是化学平衡的热力学标志或称反应限度 的判据。
其中K1=K22=K33
（4）若某组分为气态物质，则其平衡分压pi（以 Pa为单位）先除以标准态压力p（101325Pa）；
若某组分以溶液形式存在，则其平衡浓度先 除以标准态浓度c（1mol·L-1）。
热力学平衡常数（K ）
Zn(s) + 2H+(aq) H2(g) + Zn2+(aq) [c(Zn2+)/c ][p(H2)/p ]
（3）平衡常数表达式的书写形式，要与反应方 程式的书写形式相符。
例如合成氨反应：
N2 +3H2 2NH3
13 2N2+ 2 H2 NH3ຫໍສະໝຸດ 1 3N2+
H2
2 3
NH3
c2(NH3) K1= c(N2)·c3(H2)
K2=
c(NH3) C1/2(N2)·c3/2(H2
K3=
) C2/3(NH3) C1/3(N2)·c(H2)
K
{p(CO)/ p }2 p(CO2 )/ p
2CO(g)
K 只是温度的函数。 K 值越大，说明反应进行得越彻底，反应 物的转化率越高。
某反应物的转化率 该反应物已转化的量100% 该反应物起始的量
当反应达到平衡时 rGm(T) = 0，则热力学等温方程式可写成
rGm(T ) rGm(T ) RT ln(P / p ) vB 0
K= [c(H+)/c ]2
K 是无量纲的 →K
3.2 多重平衡
C(s) +H2O(g) CO(g) +H2(g)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
C(s) +2H2O(g) CO2(g) +2H2(g)
p
}2
}
(2) K 的数值与化学计量方程式的写法有关
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
K1
{p
{p (NH3)/ p }2 (N2)/ p }{p (H2)/ p
}3
1 2
N2(g)
+
3 2
H2(g)
NH3(g)
K2
p(NH3 )/ p
1
3
{p(N2 )/ p } 2{p(H2 )/ p } 2
学函数相联系，为此本书一律使用标准平衡常数K (简称平衡常 数)。对于理想气体反应系统。
0 vBB
B
K {p / p }vB B
例如，对于合成氨反应 N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
K
{p (NH3 )/ p }2 {p(N2 )/ p }{p(H2 )/
p
}3
对于 C (石墨) + CO2(g)
rGm (T ) RT ln K
或
ln K rGm (T ) RT
(1) K 表达式可直接根据化学计量方程式写出
CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g)
K p(CO2 )/ p
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl-(aq)
Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O
K
{c (Mn2 ) / c }{p (Cl2 ) / {c(H ) / c }4{c (Cl ) / c
第3章 化学平衡
本 章 要 求：
(1)熟悉平衡常数的表达方法，不同平衡常数的 含义及其相互关系以及平衡常数的物理意义。 (2) 熟练平衡移动的原理和有关平衡常数的计算。 (3) 掌握影响化学平衡的因素。
3.1 化学平衡
3.1.1 化学平衡的定义与特征
在一定条件下，一个反应既可按反应方程式 从左向右进行，也可从右向左进行，这叫做反应 的可逆性。
平衡系统的性质不随时间而变化。
mA + nB xC + yD [C]x·[D]y =K [A]m·[B]n
K值称为化学平衡常数（简称平衡常数）
标准平衡常数 K 与rGm
实验表明，在一定温度下，当化学反应处于平衡状态时，以 其化学反应的化学计量数（绝对值）为指数的各产物与各反 应物分压或浓度的乘积之比为一个常数。例如，对于一般化 学反应。
（1）在平衡常数表达式中，习惯上将生成物 的平衡浓度幂的乘积作分子项，反应物的平衡浓 度幂的乘积作分母项，且固体、纯液体或溶剂， 它们的浓度定义为1，不写进平衡常数表达式中。
（2）A、B、C、D必须与它们在溶液中的存在 形式一致。如果A、B、C、D是气体，则浓度可用 各个气体的分压表示。一般浓度单位用mol·L－1， 压力用Pa。
aA(g) + bB(g)
gG(g) + dD(g)
{p(G)}g{p(D)}d {p(A)}a{p(B)}b
Kp
{c(G)}g{c(D)}d {c(A)}a{c(B)}b
Kc
Kp 与 Kc 分别称为压力平衡常数与浓度平衡常数，都是从考察 实验数据而得到的，所以称为实验平衡常数。
Kp与Kc都是有量纲的量，且随反应的不同，量纲也不同，给平 衡计算带来很多麻烦，也不便于研究与平衡有重要价值的热力
CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g)
向右进行的反应叫正反应，向左的反应叫逆反应。
化学反应的这种性质叫做反应的可逆性。
所谓化学平衡是在可逆反应体系中，正反应 和逆反应速率相等时反应物和生成物不再随时间 改变的状态。
组成体系的各种物质都处于同一相（气相， 液相等）中叫均相平衡。
组成体系的各种物质处于不同的相中叫做非 均相平衡。