化学平衡常数

质的浓度平衡是:[N2]=3mol· L-1, [H2]=9mol· L-1,
[NH3] =4mol· L-1求该反应的平衡常数和N2、H2
的初始浓度。
解：①求平衡常数Kc Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
②求N2、H2的初始浓度。
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
A. 绝大多数化学反应都有一定可逆性 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (水煤气)
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s)
可逆性显著
可逆程度小
B.只有极少数反应是“不可逆的”（单向反应）
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
平衡时 [NO2]2 /[N2O4]不变， 即达到一个“常数”—称为“平衡常数” （K） N2O4(g) 2 NO2(g)
K = [NO2]2 /[N2O4]
= 0.37 （373 K）
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
2. 定义：在一定温度下，无论从正反应开始， 还是从逆反应开始，或者从混合物开始，尽管平 衡时各物质浓度不同，但当可逆反应达到平衡时，
§6.1 化学平衡状态
6.1.1 化学平衡
一、 可逆反应 1. 定义
(Chemical Equilibrium)
在同一条件下（温度、压力、浓度等） ，
既能正向进行又能逆向进行的反应称可逆反
应。 任何一个方向的反应都不能进行到底的 化学反应。 H2（g）+ I2（g） 2HI(g)
通常用可逆反应符号来代替方程式中的等号来表示。
随变化途径、反应方向、反应物或产物的
初始浓度大小的而改变而改变。 N2O4(g) ������ ������ T/K 273 2 NO2(g) 323 373
������
Kc
5×10-4
2.2×10-2
3.7×10-1
第四章
化学平衡
§4.1 标准平衡常数
（3）平衡常数表达式代表在给定温度下体 系达到平衡的条件
N2+3H2= 2NH3
反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3
N2
平衡 3mol· L-1
+
3H2 = 2NH3
9mol· L-1 4mol· L-1
初始 (3+2)
即： 5
(9+6)
15
0
0
答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol· L-1。
第六章
化学平衡常数
p：平衡时各物质的分压； p ：标准压力，p = 100kPa； K ：标准平衡常数，简称平衡常数。
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（2）溶液反应 aA(aq)+ bB(aq)
d
dD (aq)+ eE (aq)
K
[cD /c ] [cE /c ]e [cA /c ] [cB/c ]
产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物
计量系数次方的乘积之比为一常数，称为“平衡
常数”。
符号：K 这一规律称为“化学平衡定律”
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
3. 标准平衡常数表达式
（1）气体反应 aA(g)+ bB(g) dD (g)+ eE (g)
d e
K

[ pD / p ] [ pE / p ] [ pA / p ]a [ pB / p ]b
1 0.200 0.200 0.00 2 0.00 0.00 0.200
3 0.100 0.100 0.100
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
例：N2O4(g) 2 NO2(g) 无色 红棕色
在373K恒温槽中反应一段时间后，反应混 合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡 时N2O4、NO2浓度如下表所示：
2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g)
无机化学“可逆反应”≠热力学“可逆过程”
（无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过
程”）
第四章
化学平衡
1473K
§4.1 标准平衡常数
二、化学平衡的概念
例 CO(g)+ H2O(g)
起始分压 122 /kPa
进行到t， 减小 分压/kPa 极限分压 /kPa 73 122 CO2(g)+H2(g) 0 0 V正 较大
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
4.平衡常数的意义:
表示在一定条件下，可逆反应所能进行的极限。
K↑，正反应彻底↑。
通常：
K >107，正反应单向;
K <10-7，逆反应单向;
K = 10-7 107，可逆反应。
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
例:合成氨的反应N2+3H2 = 2NH3在某温度下各物
第6章 化学平衡常数 （Chemical Equilibrium）
主 要 内 容
6.1 化学平衡状态 6.2 浓度对化学平衡的影响 6.3 压力对化学平衡的影响
6.4 温度对化学平衡的影响
[本 章 要 求]
★了解化学平衡的概念，理解平衡 常数的意义。 ★掌握有关化学平衡的计算。 ★熟悉有关化学平衡移动原理。
c a
d b
[cA /c ] [cB/c ]
d b
若 J
[cA /c ] [cB/c ]
K
第四章
化学平衡
§4.1 标准平衡常数
（4）平衡常数的大小代表在平衡混合物中产 物所占比例的多少； K 很大，在达到平衡时，反应已 基本上进行到底 K 极小，在达到平衡时，反应基 本上未进行 （5）平衡常数表达式能很好地表达平衡体系 的动态关系；
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
N2O4(g) 2 NO2(g)
• 次序 1 2 3 N2O4 NO2 N2O4 NO2 N2O4 NO2 N2O4-NO2体系的平衡浓度（373K） 起始浓度 /mol· dm-3 0.100 0 0 0.100 0.100 0.100 浓度变化 平衡浓度 /mol· dm-3 /mol· dm-3 -0.060 +0.120 +0.014 -0.028 -0.030 +0.060 0.040 0.120 0.014 0.072 0.072 0.160 0.37 0.37 0.36 [NO2]2 /[N2O4]
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（6）平衡常数不涉及时间概念，不涉及反应速率。 ������ ������ 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) K=3.6×1024 (298K) K 很大，但R.T.反应速率很小。
（7）反应中纯固体、纯液体的浓度不写在平衡 常数表达式中
第六章
化学平衡常数
[教学重点]
1．标准平衡常数和吉布斯能变的关系：
Van't Hoff等温式、反应商、标准平衡常数及
其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判 断反应进行的方向。 2．浓度、压力、温度对化学平衡移动的影 响及其相关计算。
[教学难点]
Van't Hoff等温式、标准平衡常数及其有关计算
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（8）平衡常数的书写形式和数值与方程式有关
例：N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
Kp = p (NH3) 2 / [(p(N2) p (H2) 3 ]
½ N2(g) + 3/2 H2(g) = NH3(g)
Kp’= p(NH3) / [(p½ (N2) p3/2(H2) ] 例：Cr2O72- + H2O = 2 CrO42- + 2 H+
通俗：以量制中基本量的幂的乘积表示该 量制中一个量的表示式。 热量的单位为焦耳，量纲： kg· m2· s-2 力的单位为牛顿，量纲： kg· m· s-2
第四章
化学平衡
§4.1 标准平衡常数
6. 平衡常数的物理意义
（1）在一定温度下，每一个平衡反应都有自 己特征的平衡常数； （2）平衡常数仅随达到平衡时的温度改变；不
c eq d
[c C/c ] [c D/c ] K eq a eq b [c A /c ] [c Bc ]
任意状态
[cC/c ] [cD/c ] J a b [cA /c ] [cB/c ]
c d
J:反应商
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（3）标准平衡常数表达式必须与化学反应 计量式相对应 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)
§6.2 平衡常数
5. 平衡常数表达式的特征
（1）各物质均以各自的标准态为参考态 若某物质是气体，则平衡分压要除以
p (100kPa)。
若某物质是溶液中某溶质，则平衡浓度 要除以 c (1mol· L-1)。
若是纯固体、纯液体、稀溶液中的溶剂， 不出现在表达式中。
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
系中的可逆反应。
（２）建立平衡的条件是正逆反应速度相等。
（３）建立平衡的标志是各物质浓度不随时间
而改变。
第四章
化学平衡
§4.1 标准平衡常数
（４）化学平衡是一种动态平衡，净反应为零。即在
化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度或者分
压都不再改变，但本质上，无论正反应还是逆反应，
都进行着。
第六章
6.2.1
例： Zn(s)+2H+ (aq) H2(g)&c ][ p(H2 )/p ] [c(H )/c ]
2
2
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（2）标准平衡常数表达式中各物质的浓度 或分压必须是反应达到平衡时的值 aA + bB 平衡状态
eq
cC + dD
[ p(H2O)/p ] K1 2 [ p(H2 )/p ] [ p(O2 )/p ]
1 H2(g) + 2 O2(g)
2
H2O(g)
[ p(H2O)/p ] K2 1 [ p(H2 )/p ][ p(O2 )/p ] 2
很明显 K1 = (K2 )2
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
2H2O(g)
由于纯固相和纯液相（含稀溶液中溶剂） 的标准态是它们本身的纯物质，故物质所处的
状态与标准态相比后所得的数值等于1。
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
如 CaCO3(s)+2H+(aq)
2
Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)
[c(Ca )/c ][ p(CO2 )/p ] K 2 [c(H )/c ]
减小 73
增大 49
V正 ↓ 增大 V ↑ 逆 49 V正=V逆
定义：一定温度下，正逆反应速率相等时，
各物质的浓度或分压不再随时间变化而改变，
这种状态称为化学平衡（即V正=V逆≠0） 。
第四章
化学平衡
§4.1 标准平衡常数
化学平衡的基本特征 —提供了用来判断化学平衡是否达到的一种手段
（１）建立平衡的前提是只有在恒温、封闭体
a b
c：平衡时各物质的浓度； c ：标准浓度，c = 1mol· L-1 ； K ：标准平衡常数。
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（3）多相反应 (Heterogeneous Reaction)
指反应体系中存在两个以上相的反应
aA(g) + bB(aq)

dD(s) + eE(g)
e
[ p(E)/p ] K [ p(A) / p ]a [c(B) / c ]b
J
若 J
[cC/c ] [cD /c ]
c a
d b
[cA /c ] [cB/c ]
c a
K 体系处于平衡状态 K
反应将自左向右进 行，直到达到平衡 反应将自右向左进 行，直到达到平衡 为止
[cC/c ] [cD /c ] [cC/c ] [cD /c ]
2H2(g)+O2(g)
2
K3
[ p(H2 )/p ] [ p(O2 )/p ] [ p(H2O)/p ]
2
2
很明显
1 K1 ( K 2 ) K3
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
（4）K 是量纲为1的量
量
纲
ISO：将量制中的一个量表示成量制中有 关基本量对应因子的幂的乘积，这种因子的幂 的乘积的表达式称为量纲。
§6.2 标准平衡常数 化学平衡常数 标准平衡常数 (Standard Equilibrium Constant)
1. 实验
编 号 起始浓度/mol· L-1
793K H2 + I2
平衡浓度/mol· L-1
2HI
C 2 HI C H 2 C I 2
0.016 0.016 0.016
C(H2) C(I2) C(HI) C(H2) C(I2) C(HI) 0.188 0.188 0.024 0.094 0.094 0.012 0.177 0.177 0.023