第一章4-5节

பைடு நூலகம்
1.4.2平衡常数
1. 实验平衡常数 对于反应: aA + bB →nC + mD
CC CD Kc CA a CB b
pC p D Kp a b p A pB
n m
n
m
Kc：浓度平衡常数
Kp：压力平衡常数
2013年7月12日 8时40分
第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
浓度平衡常数和压力平衡常数的关系：（了解）
始态浓度 平衡浓度 则：
x x 0.90 y
y y 0.90 y
0 1.8 y
2 cHI Kc cH 2 cI 2
(0.18y ) 2 Kc 45.7 ( x 0.90 y )( y 0.90 y ) x 1.6 y 1.0
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高

S (aq) 2H 2O(l ) H 2 S ( g ) 2OH (aq)
K ( pH 2 S / p ) (cOH / c ) 2 c S 2 / c
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
2SO2 ( g ) O2 ( g ) 2SO3 ( g )
25°C时,反应2H2O2(g)=2H2O(g)+O2(g)的 △rHmº -211.5kJmol-1, = △rSmº =116.9Jmol-1K-1,设△rHmº 和 △rSmº 不随温度而变,计算： (1反应在50°C的△rGmº (2）计算反应在50°C的Kº 。 (3)当各物质均为标准态时,反应在100°C能 否自发进行? 答案(1)-249.2KJmol-1 (2)lnK=92.78,K=1.97x1040 (3) △rGmº =-255.12KJmol-1,能
K

( (
PG g P PA a P
) ( ) (
PD d P PB b P
)
)
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平衡常数的书写注意事项
（1）表达式中各浓度是平衡时的浓度。 （2）溶液中的物质要除以标准态浓度CΘ ，气体要 除以标准态压力PΘ 。有时，C/CΘ可写成[],即[]=
C/CΘ 。
已知T1 298.15K , K1 K (298.15K ) 6.8 1024 ,
r H m (298.15K ) 197.78kJ m ol1 , T2 723K ,
R 8.314J m ol1 K 1。则 K (723K ) 197.78103 J m ol1 723 298.15 ln ( ) 46.9 24 1 1 6.8 10 8.314J m ol K 298.15 723 K (723K ) 2.95104 K (298.15K ) 表明温度升高平衡逆向 （吸热方向）移动，其 正反应为放热反应。 2013年7月12日
8时40分
例：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),973K 时KΘ=5.43x10-2，1173K时KΘ= 2.33， 问（1）正反应是吸热还是放热？（2） ΔrHmΘ=?（3）1273K时的KΘ ？ 答案（1）吸热 （2）178KJmol-1 （3）9.76
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
2. 化学平衡：
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
化学平衡的特征：

可逆反应的正逆反应速率相等。 动态平衡。 化学平衡是有条件的。
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
x x
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
则：
2 cHI x2 Kc 45.7 cH 2 cI 2 (1.00 x )(1.00 x ) 2 2 x 1.54m ol L1
所以平衡时各物质的浓度为
1.54 c( H 2 ) c( I 2 ) (1.00 )m ol L1 0.23m ol L1 2 c( HI ) 1.54m ol L1
K

(cCrO 2 / c ) (cH O / c )
4 3
2
2
cCr O 2 / c
2 7
C(s) 2H 2O( g ) CO2 ( g ) 2H 2 ( g )
K
2
( pCO2 / p ) ( pH 2 / p ) 2 ( p H 2O / p ) 2
K 6.8 1024， r H m (298.15K ) 197.78kJ m ol1 , 求723K时K 值
(近似计算，不查热力学 数据)，并说明此反应是放热 反应还是吸热反应。
解 根据公式：
K 2 r H m T2 T1 ln （ ） K1 R T2T1
I2的平衡转化率为
(0.771.00) 100% 77%
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
(2)设开始时c( H 2 ) xmol L1，c(I2 ) ymol L1，则
H 2 ( g ) I 2 ( g ) 2HI ( g )
1.4.4 化学平衡的移动 可能影响化学平衡的因素： 1. 浓度 2. 压力
3. 温度
4. 催化剂
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
1. 浓度对化学平衡的影响
aA bB nC mD
(cC / c ) n (cD / c ) m J 平衡时，J K a b (cA / c ) (cB / c )
4
2
K3
K1 K3

(K2 )2
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
注意事项：
1. 计算多重平衡常数时应注意，如方程式计量数有变 动，对应的标准平衡常数应有方次的变动。
2. 多重平衡中，有些物质同时参加多个化学平衡，但
由于是在一个系统中，每种物质的浓度或分压只有 一个值，同时满足各平衡式。
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
由上可知：对于吸热反应来说,升高温度，平衡向？方向移 动；降低温度，平衡向？方向移动。
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
【例1.8】已知反应： 2 ( g ) O2 ( g ) 2 SO3 ( g )在298.15K时的平衡常数 2 SO
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
3. 温度对化学平衡的影响
r Gm RT ln K , r Gm r H m T r S m RT ln K r H m T r S m
温度变化时，Kθ也有变化，有
r H m r Sm r H m r Sm ln K1 , ln K 2 RT1 R RT2 R K 2 r H m T2 T1 两式合并： ln （ ） K1 R T2T1
在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度
(cC / c ) n (cD / c ) m J K 平衡正向移动 (cA ' / c ) a (cB / c )b
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
2. 压力对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下，增加体系总压力，平 衡向气体分子数少的方向移动。减少系统总压力， 平衡向气体分子数多的方向移动。
K1 ( K2 ) 1
2
K3
( pSO2 / p ) 2 ( pO2 / p ) ( pSO3 / p ) 2
K3

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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
3. 多重平衡规则
多重平衡规则：如果某个反应可以由几个反应相加（或相 减）得到，则该反应的平衡常数等于几个反应平衡常数
K1
( pSO3 / p ) 2 ( pSO2 / p ) ( pO2 / p )
2
1 SO2 ( g ) O2 ( g ) SO3 ( g ) 2
K2
pSO3 / p ( pSO2 / p ) ( pO2 / p )
1 2
2SO3 ( g ) 2SO2 ( g ) O2 ( g )
ni Pi Ci V总 RT
cC cD pC p D ( n m a b ) Kc a b ( RT ) a b c A cB p A pB
n m n m
Kp ( RT )
n
Δn=（n+m）-（a+b）
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2 标准平衡常数（掌握） 对于气体反应： aA(g)+ bB(g)＝gG(g)+dD(g) 由热力学可导出： rGm=rGmΘ +RTlnJ 当rGm=0时，此时的J为KΘ
第一章 化学反应的基本原理
第四节 化学反应的程度及其 转化率提高
第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
1.4.1可逆反应与化学平衡
1. 可逆反应：
CO + H2O CO2 + H2
也可以：
合起来写：
CO2 + H2 CO + H2O
CO + H2O== H2 + CO2
几乎所有的化学反应都是可逆的。很少有化学反应能“进行 到底”，已知进行得“最完全”的化学反应是： 2 KClO3 = 2 KCl + O2
解：)设达到平衡时 ( HI ) xmol L1，则 (1 c
H 2 ( g ) I 2 ( g ) 2HI ( g )
始态浓度/(mol· -1) L 变化浓度/(mol· -1) L 平衡浓度/(mol· 1) L-
1.00 x 2 x 1.00 2
1.00 x 2 1.00 x 2
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
【例1.7】 .8K时，反应H 2 (g) I 2 (g) 2HI(g) K c 45.7 763 的 。 (1)如果反应开始时 2和I 2的浓度均为 .00mol L-1，求反应 H 1 达到平衡时各物质的平 衡浓度及I 2的平衡转化率。 （2）假定平衡时要求有 %I 2转化为HI,开始时I 2和H 2应 90 按怎样的浓度比混合？
（3）表达式与方程书写有关。
（4）固体、纯液体不列入表达式中。
（5）当K》1时，反应向右进行的很完全，当K《1
时，反应向左进行的很完全。
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
实例：
2 2 Cr2O7 (aq) 3H 2O(l) 2 CrO 4 2H3O
1.4.3平衡常数的计算
转化率：某一反应物的平衡转化率是指化学反应达到平
衡后，该反应物转化为生成物理论上能达到的最大转化 率。
某反应物已转化的物质 的量 转化率( ) 100% 反应开始时该反应物的 物质的量
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
注意： 1. 转化率越大，表示正反应进行的程度越大。 2. 转化率与平衡常数有所不同，转化率与反应体系的起始 状态有关，而且必须明确指出反应物中的那种物质的转 化率。 3. 改变一个反应物的浓度可以改变其他反应物的转化率。
之积（或商），这种关系称为多重平衡规则。
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高
实例：
Mg(OH )2 (s) Mg 2 2OH
NH 3 H 2O NH 4 OH
K1
K2
Mg(OH )2 (s) 2NH Mg 2NH3 2H2O
结论：方程式相加减，平衡常数相乘除。
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某温度时，反应 H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的KΘ=4x102，则相同温度下， HBr(g)=1/2H2(g)+1/2Br2(g)反应的 KΘ为___________。 答案：5
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第一章第四节 化学反应的程度及其转化率提高