高中化学 《化学反应的限度》7 鲁科版选修4
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第三章 化学反应的限度
一、化学平衡及其特点 二、平衡常数K
1 平衡常数
1）经验平衡常数 2）标准平衡常数 3）书写平衡常数时要注意的事项
2 平衡常数与Gibbs自由能变
1）用热力学数据求算K 2）Q的引入 3）化学反应方向的判断 4）化学反应限度的判断
3 多重平衡 三、化学平衡的移动
1 浓度对化学平衡的影响 2 压力对化学平衡的影响 3 温度对化学平衡的影响
平衡压力： 4.17
12.52
3.57
(106 kPa)
Kp [P H [2 P ]N 3[3P H ]2 N 2] 1.5 6 1 0 1(5 P2 a )
Kp [PH2/[P PN ]3H 3/[P PN ]22/P]
= 1.56 × 105
P = 1.00 × 105 Pa = 1 bar
标准平衡常数无量纲，数值上与经验平衡常数往往不同。
对于反应前后总计量系数相等的反应： Kp = Kc
如： H2(g) + I2(g) = 2 HI(g)
K p [P H ]2I [H ]2 (R I)2T K (R c )0 T Kc [P H 2][P I2] [H 2 ]R [I T 2 ]RT
对于反应前后总计量系数不相等的反应
K pK(R c )T ng ng: 生成物与反应物气体总计量数之
54.4
50
0 10.692 1.141 1.141 8.410
54.3
注：（ ）中的为起始浓度；[ ]中的为平衡浓度。
• 在一定温度下，Kc 为常数
• 测定平衡时各组分的浓度（或分压），通过平衡常数表达式， 可求出K.
Kp 与 Kc 的关系：
设为理想气体 PV = nRT
P = (n/V)RT = CRT
差。
如： N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
K [P p H [2 P ]N 3[ 3 P ]H 2 N 2] [H 2 [ ]N 3 (R 3 ]2 )H 3 (R T [N ) 2 2 ]R T K T (R c ) 2 T
2）标准平衡常数（K)：
如：
N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
解： 673 K时，
G T H 29 8 T S 298 H 2 9 2 8 H f , ( N 3 ) 2 H ( 4 . 1 ) 6 9 . 2 ( k 2 / m J ) o S 2 9 2 S 8 ,( N 3 ) S H ,( N 2 ) 3 S ,( H 2 )
2、 平衡常数与Gibbs自由能变
G T 2 .3R 0lT g K
G
T
是温度T(K) 时，反应物和生成物的起始压力均为 标准压力（或标准浓度）时的Gibbs自由能变。
G298 可查表得到。
G
T
可由 计算。
G T H 29 8 T S 298
公式
例
分别计算在 298K 和 673K 时 N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
[H2] [I2] [HI]
[H2][I2]
1 10.677 11.695 0 1.831 3.129 17.67
54.5
2 11.354 9.044 0 3.560 1.250 15.59
54.6
3 11.357 7.510 0 4.565 0.738 13.54
54.5
40
0 4.489 0.479 0.479 3.531
= 2 ×192.51-191.49-3×130.6 = - 198.3 (J·mol-1 ·K-1)
反应的平衡常数。
解： 298K时，
G 2 9 2 8 G f , ( N 3 ) 2 H ( 1 . 5 ) 6 3 . 0 ( k 3 / m J )
G 298 2.3R 0lT g K p
lgKp 2. 3G R 0 29T 8 2.33083.311 0 32985.786 Kp 6.1110 5
第三章 化学反应的限度
一、 化学平衡及其特点
Fe2O3(s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO2(g) 炼一吨 Fe 需多少焦炭（C）？
C(s) + 0.5 O2(g) = CO(g) 是否全部的C(s) 能转化成CO(g)，全部的Fe2O3(s)
和CO 能全部转化成Fe(s) 和 CO2(g)？
（2）常纯数液，体均、不纯写固进体平参衡加常反数应表时达，式其中浓。度（K或p分压[[PP）HH2可2O/认/PP为]]4是4
Fe3O4(s) + 4 H2(g) = 3 Fe(s) + 4 H2O(g)
（3）K 与温度有关， 但与反应物浓度无关。 K 还取决于反应物本性。
化学反应的限度与平衡常数 K
K 反映了在给定温度下，反应的限度。
K值大，反应容易进行。
一般认为，
（1） K 10+7
自发，反应彻底
（2） K 10 -7 （3） 10+7 K 10 -7
非自发，不能进行 一定程度进行
反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过 实验条件促进平衡的移动。
wenku.baidu.com
怎样求K?
（1）测定
（2）热力学计算
3）书写平衡常数时应注意的事项：
（1）反应方程式的书写不同，平衡常数值不同。
如：273 k 时，反应 N2O4(g) = 2NO2(g)
的平衡常数K c
= 0.36, 则
反应
2NO2(g) = N2O4(g)
K
c
2.78
K
c
反应 NO2(g) = 0.5 N2O4(g)
= 1.7
= 1/0.36 = = (1/0.36)0.5
若在溶液中，平衡时的浓度分别为[A] ,
[C]c [D]d [A]a [B]b
Kc
Kc 为浓度平衡常数
Kp、Kc 可由实验测定，称之为经验平衡常数
表
实
例:
HI(g)
起始浓度
H2(g) + I2(g) = 2
平衡浓度
验
(103mol/dm3)
编 号 (H2)
(I2)
(HI)
(103mol/dm3) Kc [HI]2
答案：否！
• 可逆反应，动态平衡（G = 0）
正向反应速率 = 逆向反应速率
• 平衡常数以及平衡的移动
二、平衡常数
1、 平衡常数（K） 1）经验平衡常数
可逆反应：aA + bB = cC + dD
若均为气体，且在温度为 T (K) 时达到平衡：
[PC]c [PD]d [PA]a [PB]b
Kp
其中，[PA] 等为平衡分压，Kp 为压力平衡常数
一、化学平衡及其特点 二、平衡常数K
1 平衡常数
1）经验平衡常数 2）标准平衡常数 3）书写平衡常数时要注意的事项
2 平衡常数与Gibbs自由能变
1）用热力学数据求算K 2）Q的引入 3）化学反应方向的判断 4）化学反应限度的判断
3 多重平衡 三、化学平衡的移动
1 浓度对化学平衡的影响 2 压力对化学平衡的影响 3 温度对化学平衡的影响
平衡压力： 4.17
12.52
3.57
(106 kPa)
Kp [P H [2 P ]N 3[3P H ]2 N 2] 1.5 6 1 0 1(5 P2 a )
Kp [PH2/[P PN ]3H 3/[P PN ]22/P]
= 1.56 × 105
P = 1.00 × 105 Pa = 1 bar
标准平衡常数无量纲，数值上与经验平衡常数往往不同。
对于反应前后总计量系数相等的反应： Kp = Kc
如： H2(g) + I2(g) = 2 HI(g)
K p [P H ]2I [H ]2 (R I)2T K (R c )0 T Kc [P H 2][P I2] [H 2 ]R [I T 2 ]RT
对于反应前后总计量系数不相等的反应
K pK(R c )T ng ng: 生成物与反应物气体总计量数之
54.4
50
0 10.692 1.141 1.141 8.410
54.3
注：（ ）中的为起始浓度；[ ]中的为平衡浓度。
• 在一定温度下，Kc 为常数
• 测定平衡时各组分的浓度（或分压），通过平衡常数表达式， 可求出K.
Kp 与 Kc 的关系：
设为理想气体 PV = nRT
P = (n/V)RT = CRT
差。
如： N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
K [P p H [2 P ]N 3[ 3 P ]H 2 N 2] [H 2 [ ]N 3 (R 3 ]2 )H 3 (R T [N ) 2 2 ]R T K T (R c ) 2 T
2）标准平衡常数（K)：
如：
N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g)
解： 673 K时，
G T H 29 8 T S 298 H 2 9 2 8 H f , ( N 3 ) 2 H ( 4 . 1 ) 6 9 . 2 ( k 2 / m J ) o S 2 9 2 S 8 ,( N 3 ) S H ,( N 2 ) 3 S ,( H 2 )
2、 平衡常数与Gibbs自由能变
G T 2 .3R 0lT g K
G
T
是温度T(K) 时，反应物和生成物的起始压力均为 标准压力（或标准浓度）时的Gibbs自由能变。
G298 可查表得到。
G
T
可由 计算。
G T H 29 8 T S 298
公式
例
分别计算在 298K 和 673K 时 N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
[H2] [I2] [HI]
[H2][I2]
1 10.677 11.695 0 1.831 3.129 17.67
54.5
2 11.354 9.044 0 3.560 1.250 15.59
54.6
3 11.357 7.510 0 4.565 0.738 13.54
54.5
40
0 4.489 0.479 0.479 3.531
= 2 ×192.51-191.49-3×130.6 = - 198.3 (J·mol-1 ·K-1)
反应的平衡常数。
解： 298K时，
G 2 9 2 8 G f , ( N 3 ) 2 H ( 1 . 5 ) 6 3 . 0 ( k 3 / m J )
G 298 2.3R 0lT g K p
lgKp 2. 3G R 0 29T 8 2.33083.311 0 32985.786 Kp 6.1110 5
第三章 化学反应的限度
一、 化学平衡及其特点
Fe2O3(s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO2(g) 炼一吨 Fe 需多少焦炭（C）？
C(s) + 0.5 O2(g) = CO(g) 是否全部的C(s) 能转化成CO(g)，全部的Fe2O3(s)
和CO 能全部转化成Fe(s) 和 CO2(g)？
（2）常纯数液，体均、不纯写固进体平参衡加常反数应表时达，式其中浓。度（K或p分压[[PP）HH2可2O/认/PP为]]4是4
Fe3O4(s) + 4 H2(g) = 3 Fe(s) + 4 H2O(g)
（3）K 与温度有关， 但与反应物浓度无关。 K 还取决于反应物本性。
化学反应的限度与平衡常数 K
K 反映了在给定温度下，反应的限度。
K值大，反应容易进行。
一般认为，
（1） K 10+7
自发，反应彻底
（2） K 10 -7 （3） 10+7 K 10 -7
非自发，不能进行 一定程度进行
反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过 实验条件促进平衡的移动。
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怎样求K?
（1）测定
（2）热力学计算
3）书写平衡常数时应注意的事项：
（1）反应方程式的书写不同，平衡常数值不同。
如：273 k 时，反应 N2O4(g) = 2NO2(g)
的平衡常数K c
= 0.36, 则
反应
2NO2(g) = N2O4(g)
K
c
2.78
K
c
反应 NO2(g) = 0.5 N2O4(g)
= 1.7
= 1/0.36 = = (1/0.36)0.5
若在溶液中，平衡时的浓度分别为[A] ,
[C]c [D]d [A]a [B]b
Kc
Kc 为浓度平衡常数
Kp、Kc 可由实验测定，称之为经验平衡常数
表
实
例:
HI(g)
起始浓度
H2(g) + I2(g) = 2
平衡浓度
验
(103mol/dm3)
编 号 (H2)
(I2)
(HI)
(103mol/dm3) Kc [HI]2
答案：否！
• 可逆反应，动态平衡（G = 0）
正向反应速率 = 逆向反应速率
• 平衡常数以及平衡的移动
二、平衡常数
1、 平衡常数（K） 1）经验平衡常数
可逆反应：aA + bB = cC + dD
若均为气体，且在温度为 T (K) 时达到平衡：
[PC]c [PD]d [PA]a [PB]b
Kp
其中，[PA] 等为平衡分压，Kp 为压力平衡常数