大学化学 化学平衡

平衡常数等于各相加反应的平衡常数的乘积或商，这是
多重平衡规则。
如果 反应(3) = 反应(1) + 反应(2)
Ө Ө K3 = K1 · 2Ө K
如果 反应(4) = 反应(1) – 反应(2)
Ө K4 = K1 /K2 Ө
Ө
4.1. 书写平衡常数表达式的规则
[例题1] 已知在298K时：
(1) H2(g) + S(s) (2) S(s) + O2(g) 求反应H2(g) + SO2(g) KӨ=？ 解：反应(1) – (2) H2(g) + S(s) –S(s) –O2(g) H2(g) + SO2(g) H2S(g) –SO2(g) H2S (g) SO2 (g) K1 =1.0×10-3
[例题1]
计算上述反应1号和2号实验中碘的转化率分别 是多少？
5. 平衡常数与转化率
1号实验中碘的转化率为：
碘的转化率
( 1 1 .9 6 3 .1 2 9 ) m o l L 1 1 .9 6 m o l L
-1 -1
100%
8 .8 3 1 1 1 .9 6
1 0 0 % 7 3 .8 %
[HI]2 [H2]· 2] [I
1 2
3 4
10.67 11.34
0 0
11.96 7.510
0 0
0
1.831 4.565
0.4798 1.141
3.129 0.7378
0.4798 1.141
17.67 13.54
3.531 8.410
54.50 54.43
54.16 54.33
0
4.489 10.69
起始时各物质的浓度 容器 CO(1) H2O(2) CO2(3) H2(4) 1 2 3 4
0.01 0 0.0025 0.01 0.01 0 0.03 0.03 0 0.02 0 0.01
平衡时各物质的浓度
CO 0.005 0.007 0.002 0.002 H2 O 0.005 0.007 0.030 0.023 CO2 0.005 0.013 0.008 0.008 H2 0.005 0.003 0.008 0.007
反应物初始浓度-反应物平衡浓度
反应物初始浓度
转化率 =
×100%
（6-5）
5. 平衡常数与转化率
可逆反应：H2(g) + I2(g) 2HI(g)
平衡系统各组分浓度(425℃)
3 3 L–1 L–1 编 初始浓度/mol· (×10 ) 平衡浓度/mol· (×10 ) 号 c(H2) c(I2) c(HI) [H2] [I2] [HI]
【小结】
化学平衡的判断依据
正逆反应速率相等 各组分的浓度保持不变
【讨论】
• 工程师的设想：高炉炼铁中Fe2O3
+ 3CO === 2Fe + 3CO2是一个可逆反应，在19世纪后期， 人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当量 的CO，有的工程师认为，这是由于CO和铁矿石 的接触时间不够长所造成的，于是在英国耗巨资 建造一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的 接触时间。可是后来发现，用这个高炉炼铁，所 排出的高炉气中CO的含量并没有减少。试用化学 平衡的理论来分析，为什么用增加高炉高度的办 法不能减少炼铁高炉气中的CO的含量？
相对分压：
用各物质的平衡分压分别除以标准压强 pӨ (pӨ=100kPa)即 为相对分压； pA pB pD pE pӨ pӨ pӨ pӨ
相对浓度和相对分压都是无量纲的量
4.1. 书写平衡常数表达式的规则
（1）平衡常数表示式中各物质的浓度或分压都是指平衡时
的浓度或分压，将各产物的平衡浓度（或平衡分压）相应幂 的乘积作分子，各反应物的平衡浓度（或平衡分压）相应幂 的乘积作分母，位置不能颠倒。
实验平衡常数
平衡常数是可逆反应的特征常数，它随温度
的变化而变化，与反应中各物质的浓度无关。
平衡常数值越大，反应进行的程度越大，即
反应进行得越完全。
平衡常数的表达式及其数值与化学反应方程
式的写法有关系。
平衡常数的表达式与化学反应方程式的关系
N 2 (g ) 3 H 2 (g ) 2 NH (g ) 3
0
0.003mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.007mol
0
0.003mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.007mol
• 反应开始时： • 反应物的浓度_________，正反应速率________。 生成物的浓度_________，逆反应速率________。 • 反应进行中（增大，减小） • 反应物的浓度__________，正反应速率_________。 • 生成物的浓度__________，逆反应速率_________。 • 反应进行到一定程度的时候，正反应速率与逆反 应速率________，此时反应物的浓度_________， 生成物的浓度也________。
（6）平衡常数是衡量化学反应进行程度的标志，平衡状
态是可逆反应进行的最大程度。平衡常数的值越大，说明 反应进行的程度越大，反应进行的越完全，但并不能说明
反应达到平衡所需的时间。
5. 平衡常数与转化率
用平衡常数估计反应进行的可能性，判断反
应的程度，只能得到一个大致的结果。一定
量的反应物到底能生成多少产物，要通过定 量计算反应物转化为产物的 转化率 。当一个 反应达到平衡时，反应物的转化率为：
CG CH C
a A g h b
bB gG hH
K c (浓度平衡常数 )
T
CB
常数
对于气相反应：aA(g)
bB(g)
g
gG(g)
pG pH
h
T
hH(g)
也可用分压表示平衡常数
pA pB
a b
Kp
• 浓度平衡常数和压力平衡常数的单位 • 平衡浓度（ mol· -1 ）/平衡分压（Pa或kPa） L
Ө K2 =5.0×106 Ө
H2S(g)+O2(g)在该温度下的
H2S(g)+O2(g) 1.0×10-3 = 2.0 ×10-10 5.0×106
KӨ =
Ө K1 /K2Ө =
4.1.书写平衡常数表达式的规则
（5）平衡常数是可逆反应的特征常数，温度一定，平衡
常数一定，与反应中各物质的浓度或分压无关，浓度改变 可以改变平衡点，但不能改变平衡常数。
反应物的初始浓度有关，而平衡常数与反应物的初始浓度 无关，只与反应的平衡温度有关。
6. 平衡常数的计算类型
①已知平衡浓度，计算反应的平衡常数；
②已知反应的平衡常数和初始浓度，计算平衡浓
度和反应物的转化率；
③已知反应的平衡常数和平衡浓度，计算反应物
的初始浓度.
7. 求算平衡常数计算题的步骤
①写出并配平的化学反应方程式；
温度 时间 C(CO) C(H2O) C(CO2) C(H2)
800℃
800℃ 800℃ 800℃ 800℃ 1000℃
0
2min 4min 6min 30min 31min
0.01mol
0.007mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.003mol
0.01mol
0.007mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.003mol
K
1 c

NH
3

2
N H 2 2
NH
1 2
3
1 2
N 2 (g )
3 2
H 2 (g )
NH
(g ) 3
K
2 c

3
3 2
N H 2 2
2 NH
(g ) 3
1
N 2 (g ) 3H 2 (g )
（2）平衡常数表达式要和计量方程式相对应，同一个化学
反应，计量方程式的写法不同，其平衡常数的值不同。
（3）书写平衡常数表达式时，对参加反应的纯固体、纯液
体或稀溶液中的溶剂（如水），在平衡表达式中不必列出， 可看作常数。
4.1. 书写平衡常数表达式的规则
（4）当n个反应相加或相减得到某一反应时，其反应的
复习
1、在一定温度下，可逆反应A + 3B == 2C达 到平衡的标志是（ ） A、A、B、C的分子数之比为1：3：2 B、A、B、C的浓度不再变化 C、单位时间内，生成nmolA,同时生成3nmolB D、A生成的速率与C生成的速率相等
在4个相同体积的容器中，分别通入不同物质的量的 反应物，都加热到800℃，等反应达到平衡时，测 得平衡时各组分的浓度如下：
2 2 3
K
3 c

N H 2 2 NH 3
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
Kc ( Kc ) 1
Kc
【例题】
在密闭的容器中，存在下列平衡：
N2O4 === 2NO2，在温度不变的情况下，增加了 N2O4的浓度，正化学反应速率将（ ），逆反应 的化学反应速率将（ ）当建立的新的平衡后， 平衡常数的值与原来相比较将会（ ）
2.化学平衡
当正、逆反应速率相等、反应物和生成 物的浓度不再随时间而变化时，称体系达 到了热力学平衡状态，简称化学平衡。
v正
v逆
v正 v逆
化学平衡有哪些特征呢？
1. 2. 3. 4. 5. 6. • 逆——只有可逆反应中，在一定条件下，才能建立化学 平衡 等——正逆反应的速率相等 动——化学平衡是一个动态平衡（如溶解平衡相似） 定——平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变 （平衡浓度不变） 变——当外界条件改变时（温度、浓度、压强），原化 学平衡破坏，在新条件下建立新的平衡。 无——化学平衡的建立与建立的途径无关 800℃ 0.01molCO 和 0.01molH2O 建 立 的 平 衡 与 0.01molCO2和0.01molH2建立的平衡是一个等效平衡。