无机化学化学平衡

不可逆反应
有些化学反应在某一方向上有很大的倾 向，我们常把这些反应当做不可逆反应。如:
Ag + (aq)＋I - (aq) AgI(s)
H 1/ 2O H O
2 2 2
实际上，大多数反应不能进行到底，只 有一部分反应物能转变为产物。
二、化学平衡
正反应速率 等于逆反应速率时体系所处 的状态叫做化学平衡(Chemical equilibrium)。 可逆反应总是 自发趋向于化学平 衡。
第三章
化学平衡
研究化学平衡的目的
实际生产中除了获得优质产品外，还需要知道： ①如何控制反应条件，使反应按人们所需要的方 向进行； ②在给定条件下，反应进行的最高限度是什么?即
高产率、低成本。
这就需要找出反应体系达平衡时的温度、压 力与各种物质的量及浓度的关系，以指导工业生 产，此即研究化学平衡的主要目的。
化学反应可用通式表示如下：
0 A A(cd) B B(aq) CC(g)
A B C
温度T时，反应的标准摩尔吉布斯自由能变为： r Gm （T） AGm, （ T ） G （ T ） G B m, B C m,（ A C T）
A B C
在国家标准中，标准平衡常数定义为： def K exp(r Gm /RT ) 上式常改写为：
r Gm RT ln K
一、标准平衡常数的定义
标准平衡常数的特点
★ K 只与反应的本性和温度有关，与浓度或
分压无关； ★标准平衡常数与反应物和产物的性质及标准 状态的定义有关 ； ★标准平衡常数与化学反应方程的写法有关；
二、标准平衡常数表达式
书写注意
例题
+ H 2O(l) H (aq)＋OH (aq) + K {ceq （H ） } {ceq （OH ） } + H 2O(l) 而： H (aq)＋OH (aq) 1 K + {ceq （H ） } {ceq （OH ） }
(3) K
二、标准平衡常数表达式
标准平衡常数与经验平衡常数区别 ① 平衡常数其他习惯表示法称为经验平衡常
数，如： Kc，Kp
② K 表达式中的平衡浓度是相对浓度，如：

pA/p 、cA/c
③ K 单位为1，与物质的平衡浓度单位无关
④对于多相反应平衡同样可以表示 。 如既有

液相又有气体参与的反应
+ -
二、标准平衡常数表达式
书写注意
⑤ K 表达式必须与方程式一一对应，方程 式写法不同，其表达式也不同；如—

+ H 2O(l) H (aq)＋OH - (aq) + K {ceq （H ） } {ceq （OH ） } 而： 2H 2O(l) 2H + (aq)＋2OH - (aq) + 2 - 2 K {ceq （H ） } {ceq （OH ） }
★ K 的单位为1。

二、标准平衡常数表达式
对任意化学反应： 0 A A(cd) B B(aq) C C(g)
A B C
反应的摩尔吉布斯自由能变为：
C B pC cB r Gm RT ln K RT ln B c C p
化学平衡
某个反应发生后，其进行的程度或限 度，即化学平衡。 本章主要介绍化学平衡的概念、平衡 常数表达式的书写、及诸外界因素对化学 平衡的影响。
第三章
第一节 第二节
化学平衡
可逆反应与化学平衡
标准平衡常数
标准平衡常数的测定与计算 标准平衡常数的应用 化学平衡的移动
第三节 第四节
第五节
教学目的与要求
d e
Kc和Kp关系
气体反应的Kc和Kp关系推导如下，对反 应—— aA(g)＋bB(g) dD(g)＋eE(g)
K p K c ( RT ) n 其中n (d e) (a b)
第二节
标准平衡常数
一、标准平衡常数的定义
二、标准平衡常数表达式
一、标准平衡常数的定义
N2O4(g)
2NO2(g)
373
0.36
平衡常数的物理意义
平衡常数表达了一定温度下反应进行的 限度。 K值越大，达平衡时正反应进行得越 彻底，产物的量越多。
浓度平衡常数Kc
对液体反应，溶液浓度易测定，平衡常 数常用浓度平衡常数Kc表示，如——
+ HAc(aq) H (aq)＋Ac (aq) + [H ][Ac ] Kc [HAc]
第三节 标准平衡常数的测定与计算
一、标准平衡常数的测定 二、标准平衡常数的计算
一、标准平衡常数的测定
标准平衡常数可以通过实验测定。利用实验 测定出某温度下反应物和产物的平衡浓度或平衡 分压，就能计算出标准平衡常数。 测定反应物和产物的平衡浓度或平衡分压可 采用物理方法或化学方法。物理方法是测定与平 衡压力或平衡浓度成正比的物理量，其优点是不 影响平衡状态，且测定速率快。化学方法是直接 测定化学平衡的组成。
d
peq,E p b peq,B p
e
p =100kPa表示标准压力， peq,A p 等表 示相对平衡分压， p 常略去不写。

重要
二、标准平衡常数表达式
书写注意
① 各物质的浓度（分压）均为化学 平衡时的 浓度（分压）； ②标准平衡常数对每一个浓度项（分压项）作 处理，单位为1。 aA ＋bB dD ＋eE
例题
重要
二、标准平衡常数的计算
(一)用热力学数据计算反应的标准平衡常数 标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自 由能变的关系计算公式为：
ln K rG /RT (式3-7)
m
利用热力学数据计算出温度 T 时的标准摩尔吉 布斯自由能变，再利用上式就可求出反应的标准平 衡常数。
本章难点
标准平衡常数的测定与计算
第一节
可逆反应与化学平衡
一、可逆反应 二、化学平衡
一、可逆反应
有些化学反应是可逆的。如：
H 2 (g)＋I 2 (g) 2HI(g)
可逆反应（reversible reaction）：在同 一条件下，反应既可以按方程式从左向右（ 正反应）进行，也可以从右向左（逆反应） 进行。
(aq) (aq)

(aq)
(aq)
ceq,D ceq,E c c {c }d {c }e eq,E = eq,D K ＝ a b a b { c } { c } ceq,A ceq,B eq,A eq,B c c
了解可逆反应，惰性气体对化学平衡的影 响； 熟悉化学平衡和标准平衡常数的概念； 掌握标准平衡常数表达式的书写；用热力 学数据或多重平衡规则计算标准平衡常数； 浓度、压力、温度对化学平衡的影响。
本章重点
标准平衡常数的表达式； 用热力学数据计算标准平衡常数； 用多重平衡规则计算标准平衡常数； 判断反应进行的限度 浓度对化学平衡的影响
压力平衡常数Kp
对气体反应，多用平衡时混合气体中各 物质分压间的关系来表示，称为压力平衡常 数Kp，如——
N 2 (g)＋3H 2 (g) 2NH 3 (g) Kp
2 pNH 3 3 p N 2 pH 2
Kc和Kp关系
气体反应也可用浓度平衡常数表示， 如—— N 2 (g)＋3H 2 (g) 2NH 3 (g)
⑥正、逆反应的K 互为倒数；如—

例 3-1 写出下列反应的标准平衡常数表达式： 2NH (g) （1）N2(g) + 3H2(g) 3 （2）Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq) （3）ZnS(s) + 2H3O+(aq) Zn2+(aq) + H2S(g) + 2H2O(l) 解：上述反应的标准平衡常数表达式分别为： 2 [ p (NH ) / p ] eq 3 (1) K [ peq (N 2 ) / p ] [ peq (H 2 ) / p ]3
由上式可得：
ceq, B peq, C K B c C p 式(3-4)

B
C
ຫໍສະໝຸດ Baidu
重要
二、标准平衡常数表达式
对溶液的反应：aA (aq)＋bB(aq) dD(aq)＋eE (aq) ceq,D ceq,E c c K ＝ a b ceq,A ceq,B c c
或：K {ceq （Ba ） } {c（ } =[Ba ][SO ] eq SO ）
2+ 24 2+ 24
二、标准平衡常数表达式
书写注意
④以水为溶剂的稀溶液反应中，水的浓度视 为常数，不写入标准平衡常数表达式中；如—
+ H 2 O(l) H (aq)＋OH (aq)
K {ceq （H ） } {ceq （OH ） }
与反应起始浓度无关
平衡常数
化学反应 温度 平衡常数
-2 2HI(g) H (g) ＋ I (g) 698.1 1.84 10 2 2 同一反应，温度不同， K大小不同，即K与温度有关
423 3.2 不同反应， K大小不同，即K与反应本性 有关 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) 300 1500 3.8410-31 6.1510-6
-1
d
e
ceq , A c 等表 c =1mol L 表示标准浓度， 示相对平衡浓度，以后 c 略去不写。

重要
二、标准平衡常数表达式
对气体的反应： aA(g)＋bB(g) dD(g)＋eE(g)
K ＝

peq,D p a peq,A p
平衡常数表达式
a A ＋b B dD＋eE [D]d [E]e K＝ a b [A] [B]
该比例系数 K 叫做反应在温度 T 时的 平 衡常数。由实验直接测定的，称为经验（实 验）平衡常数。标准状态时，由热力学定律 间接求算的，称为标准平衡常数。
平衡常数
同一反应，温度相等， K 大小一样，即 K
(2) K [ceq (Sn 4+ ) / c ] [ceq (Fe2+ ) / c ]2 [ceq (Sn 2+ ) / c ] [ceq (Fe3+ ) / c ]2
[ceq (Zn 2+ ) / c ] [ peq (H 2S) / p ] [ceq (H3O+ ) / c ]2
Kp p p p
2 NH 3 3 N2 H2
而
[NH 3 ]2 Kc 3 [N 2 ][H 2 ]
Kc和Kp关系
气体反应的Kc和Kp关系推导如下，对反 应—— aA(g)＋bB(g) dD(g)＋eE(g)
([D]RT )d ([E]RT )e Kp a b ([A]RT ) ([B]RT ) [D] [E] ( d e ) ( a b ) (RT ) a b [A] [B] =K c
d
e
重要
二、标准平衡常数表达式
书写注意
③ 反应中有 固体 或 纯液体 参加，其浓度视 为常数，不写入标准平衡常数表达式中；如—
2+ 2 BaSO4 (s) Ba (aq)＋SO4 (aq)
2+ c （ Ba ） eq K c 2 c（ SO eq 4） c
二、化学平衡 化学平衡的特征
• 平衡条件：正逆反应速率相等，即v正=v逆； • 平衡标志：反应物和生成物的浓度不随时间 的改变而改变； • 是一种动态平衡。
化学平衡定律
在一定温度下，可逆反应达化学平衡时， 体系中各物质的浓度不再随时间改变。则产 物的浓度以方程式中该物质化学式前的计量 系数为乘幂的乘积与反应物的浓度以其计量 系数为乘幂的乘积之比是一个常数，称为化 学平衡常数。