第五章化学平衡教程
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第五章化学平衡ppt课件
2NH3(aq) CO2 (g) H2O(l)
2
NH
4
(aq)
CO32
]
[NH3 ]2 p(CO2 )
该反应可以认为是由下面四个反应加和而成的。
2NH3(aq) 2H2O(l)
2
NH
4
(aq
)
2OH
(aq)
(a)
CO2 (g) H2O(l) H2CO3(aq)
2 0.000 0.000 0.200 0.094 0.094 0.012 0.016
3 0.100 0.100 0.100 0.177 0.177 0.023 0.017
可见，无论从正反应开始（实验1），还是从逆反 应开始（实验2），或者从H2、I2、HI的混合物开始 （实验3），尽管平衡时各物质的浓度不同，但生成 物浓度以方程式中化学计量系数为乘幂的乘积，除以 反应物浓度以方程式中化学计量系数的绝对值为乘幂 的乘积却是一常数。即
如 CaCO3 ( s )
CaO ( s ) + CO2 ( g )
Kp = pCO2 固相不写入。
Cr2O72 － ( aq ) + H2O ( l )
Kc
[CrO42 ]2[H [Cr 2O72 ]
]2
2 CrO4 2 － ( aq ) + 2 H+ ( aq )
H2O 为液相，不写入。
5.2.3 经验平衡常数 1.平衡常数与反应方程式
当反应处于平衡态时，rG 0 显然有
rG
RT ln aEe • aFf aBb • aDd
0
式中aB、aD、aE和aF均是平衡状态下的活度。
令
aEe • aFf aBb • aDd
物理化学 第五章 化学平衡课件
第五章 化学平衡没有达到平衡的化学反应，在一定条件下均有向一定方向进行的趋势，即该类反应过程均有一定的推动力。
随着反应的进行，推动力逐渐减小，最后下降为零，这时反应达到最大限度，反应系统的组成不再改变，于是达到化学平衡状态。
这表明反应总是向着平衡状态变化，达到化学平衡状态，反应就达到了限度。
§5.1化学反应的方向及平衡条件对于一任意化学反应B B0B ν=∑，随反应的进行，各组分的物质的量及系统的吉布斯函数都发生变化，在恒定T ，P ，/0W =时有B BBdG dnμ=∑将反应进度BB dn d ξν=代入上式，整理得,()T P B B r m BGG νμξ∂==∆∂∑ 根据恒温恒压条件下的吉布斯函数判据可有： 若，0r m G ∆<即,()0T P G ξ∂<∂，反应正向进行，反应物自发生成产物； 若0r m G ∆>，即,()0T P G ξ∂>∂，反应不能自发正向进行； 若0r m G ∆=，即,()0T P Gξ∂=∂，反应达平衡。
化学反应亲和势A 定义为： ,()r m T P GA G ξ∂=-∆=-∂ A 是状态函数，体系的强度性质。
用A 判断化学反应的方向具有“势”的性质，即：A >0 反应正向进行； A <0 反应逆向进行； A =0 反应达平衡。
§5.1理想气体反应的等温方程及标准平衡常数1. 理想气体反应的等温方程对于恒温恒压理想气体化学反应，将*()()ln p pg g RT p μμ=+代入关系式r m B B BG νμ∆=∑得ln()B Br m B B B B BBBP G RT P νμνμνΘΘ∆==+∑∑∑式中BBBνμΘ∑为各反应组分均处在标准态时，每摩尔反应进度的吉布斯函数变，称标准摩尔反应吉布斯函数，用m r G Θ∆表示。
r m BBBG νμΘΘ∆=∑ 令()()()()()By zY Z BP a bABP P P P P J PP P PPνΘΘΘΘΘ==∏ 称为压力商则理想气体反应的等温方程：ln r m r m P G G RT J Θ∆=∆+2.理想气体反应的标准平衡常数当反应达到平衡ln 0P eqr m r m G G RT J Θ∆=∆+=即ln P eqr m G RT J Θ∆=-式中P eqJ 为反应的平衡压力商，以K表示，并称之为标准平衡常数。
《化学平衡教学》课件
通过控制反应条件，如温度、压力和浓度，可以 02 调节化学平衡，提高产物的收率和质量。
在制药、石油化工、冶金等领域，化学平衡的计 03 算和分析对于工艺流程的优化和改进具有重要意
义。
环境保护中的应用
01 化学平衡在环境保护中发挥着重要作用，如大气 中温室气体的平衡、水体中污染物的平衡等。
02 通过研究污染物在环境中的化学反应和迁移转化 规律，可以预测和控制环境污染，制定有效的治 理措施。
THANKS
感谢观看
化学平衡的计算方法
平衡图解法
通过作图和观察图像，利用平衡 常数和温度的关系，求出平衡常
数和温度的关系。
代数法
通过建立化学平衡的代数方程组 ，求解未知数。
微分法
利用化学反应速率和浓度的关系 ，建立微分方程，求解未知数。
04
化学平衡的应用
工业生产中的应用
化学平衡在工业生产中有着广泛的应用，如化学 01 反应器的设计和优化、催化剂的选择和制备等。
的结构和功能研究等。
05
化学平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验探究化学平衡的原理，加深对化学平衡概念的 理解。
实验原理
化学平衡是指在一定条件下，可逆反应的正逆反应速率 相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。实验 将通过具体反应来展示化学平衡的形成和特点。
实验步骤与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、搅拌器、可逆反应的试剂等。
《化学平衡教学》 ppt课件
目录
• 化学平衡的基本概念 • 化学平衡的原理 • 化学平衡的计算 • 化学平衡的应用 • 化学平衡的实验研究
01
化学平衡的基本概念
平衡的定义
在制药、石油化工、冶金等领域，化学平衡的计 03 算和分析对于工艺流程的优化和改进具有重要意
义。
环境保护中的应用
01 化学平衡在环境保护中发挥着重要作用，如大气 中温室气体的平衡、水体中污染物的平衡等。
02 通过研究污染物在环境中的化学反应和迁移转化 规律，可以预测和控制环境污染，制定有效的治 理措施。
THANKS
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化学平衡的计算方法
平衡图解法
通过作图和观察图像，利用平衡 常数和温度的关系，求出平衡常
数和温度的关系。
代数法
通过建立化学平衡的代数方程组 ，求解未知数。
微分法
利用化学反应速率和浓度的关系 ，建立微分方程，求解未知数。
04
化学平衡的应用
工业生产中的应用
化学平衡在工业生产中有着广泛的应用，如化学 01 反应器的设计和优化、催化剂的选择和制备等。
的结构和功能研究等。
05
化学平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验探究化学平衡的原理，加深对化学平衡概念的 理解。
实验原理
化学平衡是指在一定条件下，可逆反应的正逆反应速率 相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。实验 将通过具体反应来展示化学平衡的形成和特点。
实验步骤与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、搅拌器、可逆反应的试剂等。
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目录
• 化学平衡的基本概念 • 化学平衡的原理 • 化学平衡的计算 • 化学平衡的应用 • 化学平衡的实验研究
01
化学平衡的基本概念
平衡的定义
《化学平衡》PPT课堂-课件【人教版】
（1）C/n___t图象
【例1】A、B、C的物质的量随时间变化如图所
示，反应在0.5L密闭容器中进行，则：
（1）反应化学方程式为： 物质的量
（2）用A表示的速率为：
2.0 1.5
（3）B的转化率为：
1.0
0.5
（4）平衡常数K为：
C(g) A(g) B(g)
10 时间（S)
（2） V__t图象
【例2】对于反应N2+3H2
化学平衡图像
一、化学平衡图像
1、定义：根据化学平衡状态的特点以及外因 对反应速率及化学平衡状态的影响，用数学 上坐标轴的方法表示外因对反应速率、转化 率以及各物质的浓度、百分含量等相互关系 的图像，称为化学平衡图像。
2、解题步骤
（1）看懂图像： 一看面：看清图像中横坐标和纵坐标的含义。 二看线：弄清图像中线的斜率或线走势的意义。 三看点：明确曲线的起点、终点、交点及拐点等的含义。 四看：是否需辅助线(常做等温线、等压线、平衡线)。 五看：量的变化(浓度的变化、温度的变化）。
W+Z
增大压强，反应速率的变化图象如下图所示据此分析 X、
Y、W、Z的聚集状态是（
）B
A、Z、W均为气态，X、Y中有一种为气体
B、Z、W中有一种为气体，X、Y均为气体
C、 X、Y、Z均为非气体，W 为气体
D、X、Y均为气体，Z、W 皆为非气体
v
V′（正）
V（正） V′（逆）
V（逆）
t
突变
【练习2】在密闭容器,一定条件下进行反
T1 率快。速率快则温 度高。
t2
T
《化学平衡》PPT课堂-课件【人教版 】优秀 课件（ 实用教 材）
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物理化学核心教程电子
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第五章 化学平衡
(
G
)T , p
0
（rGm）T,p RT ln K p RT ln Qp
G
(
G
)T
,
p
0
K
(
G
)T
,
p
0
def
exp
BB
B
RT
0
rGm RT ln K
1
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2020/4/28
第五章 化学平衡
5.1 化学反应的等温式 5.2 标准平衡常数 5.3 标准平衡常数的测定与计算 5.4 各种因素对化学平衡的影响
3. 动态平衡
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2020/4/28
5.1.2 化学反应的方向与限度
根据多组分系统的热力学基本方程
dG SdT Vdp BdnB
B
等温、等压条件下
（dG）T , p BdnB
B
根据反应进度定义
d dnB B
dnB = Bd 代入上式,得
（dG）T , p BdnB BBd
5.1.3 化学反应的等温方程式
(2) 理想液态混合物反应系统 已知该系统任一组分的化学势可近似表示为
B(l) B(l) RT ln xB
代入（rGm）T , p 的计算式
（rGm）T , p BB(l) BB(l) (T ) BRT ln xB
B
B
B
（rGm）T ,p rGm (T ) RT ln
各物质的变化量必须满足：
0 BB
B
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第五章 化学平衡
(
G
)T , p
0
（rGm）T,p RT ln K p RT ln Qp
G
(
G
)T
,
p
0
K
(
G
)T
,
p
0
def
exp
BB
B
RT
0
rGm RT ln K
1
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第五章 化学平衡
5.1 化学反应的等温式 5.2 标准平衡常数 5.3 标准平衡常数的测定与计算 5.4 各种因素对化学平衡的影响
3. 动态平衡
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5.1.2 化学反应的方向与限度
根据多组分系统的热力学基本方程
dG SdT Vdp BdnB
B
等温、等压条件下
（dG）T , p BdnB
B
根据反应进度定义
d dnB B
dnB = Bd 代入上式,得
（dG）T , p BdnB BBd
5.1.3 化学反应的等温方程式
(2) 理想液态混合物反应系统 已知该系统任一组分的化学势可近似表示为
B(l) B(l) RT ln xB
代入（rGm）T , p 的计算式
（rGm）T , p BB(l) BB(l) (T ) BRT ln xB
B
B
B
（rGm）T ,p rGm (T ) RT ln
各物质的变化量必须满足：
0 BB
B
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无机化学教学5章化学平衡PPT课件
05
沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡常数
沉淀溶解平衡常数（Ksp）
表示在一定温度下，难溶电解质在水中的溶解度。
Ksp的表达式
Ksp = [Ca2+][CO32-] / [CaCO3]，其中 [Ca2+][CO32-]和[CaCO3]分别代表溶液中钙离子、 碳酸根离子和碳酸钙的浓度。
Ksp的意义
用于判断沉淀的生成和溶解，以及计算溶液中离子 的浓度。
影响沉淀溶解平衡的因素
温度
温度升高，沉淀溶解平衡常数增大，沉淀溶解度 增大。
同离子效应
当溶液中存在与沉淀溶解平衡相同的离子时，会 降低沉淀的溶解度。
浓度
溶液中离子浓度的改变会影响沉淀溶解平衡常数 ，进而影响沉淀的生成和溶解。
盐效应
当溶液中加入强电解质时，会增大沉淀的溶解度 。
沉淀溶解平衡的应用
80%
影响因素
总结词
化学平衡常数受温度、压力、反应物浓度等因素的影响。
详细描述
温度对化学平衡常数的影响较大，温度升高，平衡常数一般会增大；压力对平衡常数的影响较小，但在高压条件 下，平衡常数可能会有所增大；反应物浓度对平衡常数的影响取决于反应的特性，对于可逆反应，反应物浓度的 变化会影响平衡常数的数值。
详细描述
酸碱平衡常数（通常用K表示）是温度的函数，反映了在一定温度下，酸和碱达 到平衡时各自的浓度。这个常数对于理解酸碱反应的本质和预测反应结果至关重 要。
酸碱平衡的移动
总结词
酸碱平衡的移动是化学反应动态平衡的表现，受到温度、压 力、物质的性质和浓度等多种因素的影响。
详细描述
当一个酸碱反应达到平衡状态时，平衡可能会因为温度、压 力、物质的性质或浓度的变化而发生移动。了解平衡移动的 规律对于预测和控制化学反应结果具有重要意义。
天大物理化学第五版第五章化学平衡ppt课件
（2）在300 ℃下向上述容器中又加入0.02 mol的Y(g)，求原通入A的 为多少？
解：（1）因系统恒容，在300 ℃若A不分解，此时系统的初始压力为：
例如： aA(g) + bB(l)
yY(g) + zZ(s)
常压下，压力对凝聚态化学势的影响可忽略不计，可认为
B(cd)
B(cd)
（cd表示凝聚态）
ΔrGm (yY zZ) (aA bB)
y{Y RT ln(pY / p )} zZ
a{A RT ln(pA / p )} bB
{yY
n B=1+ 2 =1+
B 1
K K n p p n B B ( ( 1 2 ) 2 )p ( 1 p )1 ( 1 4 ) ( 1 2 ) p p
20
[K /(K 4 p /p)]1 /2
当
p1
=
100
kPa时，解得
1
=
0.1874，y1
nNO2 nB
21 11
0.3156
当
p2 = 50 kPa时，解得 2 = 0.2605，
y 2
22 12
0.4133
此题还可以用另一种方法进行平衡组成计算：
因平衡时总压 ：
pp p N2O4
NO2
代入：
K
(pNO / p )2
2
p / p N2O4
可得： ( p N O 2/p ) 2 K ( p N O 2/p ) K ( p /p ) 0
Δ rG m
BB
6
所以
rG m
rG m
B R Tln(pB/p)
rG m R Tln (pB/p)B
解：（1）因系统恒容，在300 ℃若A不分解，此时系统的初始压力为：
例如： aA(g) + bB(l)
yY(g) + zZ(s)
常压下，压力对凝聚态化学势的影响可忽略不计，可认为
B(cd)
B(cd)
（cd表示凝聚态）
ΔrGm (yY zZ) (aA bB)
y{Y RT ln(pY / p )} zZ
a{A RT ln(pA / p )} bB
{yY
n B=1+ 2 =1+
B 1
K K n p p n B B ( ( 1 2 ) 2 )p ( 1 p )1 ( 1 4 ) ( 1 2 ) p p
20
[K /(K 4 p /p)]1 /2
当
p1
=
100
kPa时，解得
1
=
0.1874，y1
nNO2 nB
21 11
0.3156
当
p2 = 50 kPa时，解得 2 = 0.2605，
y 2
22 12
0.4133
此题还可以用另一种方法进行平衡组成计算：
因平衡时总压 ：
pp p N2O4
NO2
代入：
K
(pNO / p )2
2
p / p N2O4
可得： ( p N O 2/p ) 2 K ( p N O 2/p ) K ( p /p ) 0
Δ rG m
BB
6
所以
rG m
rG m
B R Tln(pB/p)
rG m R Tln (pB/p)B
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a. 表达式：
=
Ky
c d yC yD
y y
a A
b B
y
B
B B
b. Ky与 K
Kp，Kc关系 ： K K y ( p / p ) B
B Ky p
Kp
Kc
B Ky p
( RT )
B
c. Ky是？函数： Ky=f（T,p）
01:02:20
（4）Kn ——用物质的量表示的平衡常数
（1） 化学反应的方向和限度；
（2） 平衡常数的热力学计算； （3） 各种因素（温度、压力等）对平衡的影响。
01:02:20
§ 1 化学反应的平衡条件和平衡常数的推导
§ 2 理想气体化学反应的等温方程
§ 3 平衡组成的计算
§ 4 化学反应的标准摩尔吉布斯函数与平衡常数的计算 § 5 温度对平衡常数的影响 § 6 影响化学平衡的其它因素 § 7 同时反应平衡组成的计算
ν
p 其中的 B p
/ B
是反应物及产物的 p p
νB
/ B
的连乘积。
νB
因为反应物计量系数 vB 为负，产物计量系数vB 为正，所以它 的形式是
p p
产物
/p
反应物
/p
ν产 物 ν反 应 物
，所以它被称作压力商 Jp 。
01:02:20
a. 表达式： K n
=
c d nC nD
n n
a A
b B
n
B
B B
b. Kn与 K
Kp，Kc关系 ： K K p / p n
B nB
c. Kn是？函数：Kn=f（T,p）
01:02:20
4. 关于平衡常数的几点说明：
（1）平衡常数与方程式的写法有关；
（1）求反应在1000K时的 K ；（2）当N2和H2的分压仍为
1.00×104Pa，NH3的分压为1.00×105Pa时，计算反应的 r Gm ， 并判断反应自发进行的方向。
习题7
01:02:20
§3 平衡组成的计算
在计算平衡组成时，常用的一个术语是转化率，它的定义
是： 转化率 =
某反应物转化掉的数量 该反应物起始的数量
反应自发向右进 行，趋向平衡 反应自发向左进 行，趋向平衡
反应达到平衡
01:02:20
2. 推导理想气体化学反应的标准平衡常数
(化学反应的平衡条件应用于理想气体化学反应)
l m ( p / p ) ( p / p ) M 平衡常数： K L ( pA / p )a ( pB / p )b
2
2
（2） pCO = pH 2 O=1000KPa， pCO = pH =100KPa；
2
2
（3） pCO = pH 2 O =300KPa， pCO = pH =200KPa；
2
2
01:02:20
例2 ：第112页例5.3.1
有理想气体反应N2+3H2=2NH3，在1000K反应达平衡时，
N2和H2的分压均为1.00×104Pa，NH3的分压为1.24×107Pa。
=
c d cC cD a b cA cB
c
B
B B
Kc (cB / c )
B
B
b. Kc与 K
Kp关系 ： K
=
Kc
(c RT / p ) B
B
K p K c ( RT )
c. Kp是？函数：Kc=f（T）
01:02:20
（3）Ky ——用摩尔分数表示的平衡常数
K3
Kc ,3 K y ,3
。
5. 多（复）相反应的化学平衡（指有气相参加的多相反应）
讨论最简单的情况：气相是理想气体，液相和固相是纯物质的
系统。
和多相反应有关的两个重要概念：
（1）分解压力：指某T时，非气态物质（指固态物质）在真空中分
解达平衡时，气相的总压力。 （2）分解温度：分解压力等于外压时的温度 。
应吉布斯函数的变化，是反应系统处在任意情况下发生
指系统中参与反 1mol反应的吉布斯函数的变化。 r Gm
应的所有物质都处于标准态时，发生1mol反应的吉布斯 函数的变化，是一种特定情况下反应的吉布斯函数的变 化，用来确定反应的限度。二者所对应的状态不同，值 的大小也不同。
01:02:20
3. 平衡常数的其它表达式——经验平衡常数
G K （2） 与 r m 相应，无论反应途径如何，都可根据总的化
学方程式写出标准平衡常数的表达式；
（3）平衡常数的表达式中，各种气体的分压或浓度均为平衡时
分压或浓度。对于反应物或生成物中纯凝聚相（纯s，纯l, 不形成溶液或固溶体的纯液相或纯固相）, 在平衡常数的表 达式中不出现纯s，纯l的分压或浓度，只涉及气体。
此反应的 K1 K y,1 ；（2）求反应 ②SO3（g）＝ SO2（g） Kc ,1
+ O2（g）在1000K，202.65KPa下的
1 2
K p, 2
Kc,2 K2
（3） 求反应 ③ 2SO2（g）+O2（g）=2 SO3在1000K，202.65KPa 下的 K p,3 习题1
01:02:20
其任一组分的化学势是： / p B μB μB RT l n p
B
将此式代入 ΔrGm νB μB 得到：
ΔrGm
/ p B ν B μ B RT ν B ln B B p
01:02:20
Δ r Gm ν B μB
（1）Kp ——用平衡分压表示的平衡常数 a. 表达式： b. Kp与 K
Kp
c d pC pD
p p
a A
b B
p
B
B B
B 关系 ： K K p( p )
c. Kp是？函数：Kp=f（T）
01:02:20
（2）Kc ——用物质的量的浓度表示的平衡常数
a. 表达式： K c
01:02:20
关于这部分的几点说明：
1. 分解平衡指的是在真空条件下分解反应达平衡，参与反应的 各物质数量保持不变，而不是和系统内惰性气体平衡。
2. 分解压力与平衡常数有关系，但不是简单的相等关系。
3. 分解压力与方程式的写法无关。（平衡常数与方程式的写法 有 关）； 4. 若实际压力p＜p分解，则分解可进行 若实际压力p＞p分解，则分解不能进行
r Gm
=
RT ln K
01:02:20
关于平衡常数几点说明： 1. K
只是温度的函数，与平衡系统的总压、组成无关。
2. r Gm = RT ln K 是将系统平衡时的化学性质与热力学性质
联系起来的一个重要关系式。该式只表明
的数量关系，它们在概念上是严格不同的。 表示反应 r Gm
01:02:20
5. 对于分解温度，若实际温度T＞T分解，则分解可以进行。 （分解反应是吸热反应）
例题：
习题4 习题8（1）
01:02:20
§2 理想气体化学反应的等温方程—化学反应方向和限度的判据 1. 等温方程的推导 恒T 、恒 p，且 W´
0 νB B
B
= 0时，对于理想气体间的化学反应
01:02:20
（4）标准平衡常数与经验平衡常数的区别
有关，无单位； K 与 r Gm 经验平衡常数与 r Gm 无直接关系，可能有单位；
(5) 对于等分子反应， vB 0 ，
K K p Kc K y Kn
01:02:20
平衡常数例题：
例：1000K，101.325kPa时，气相反应 ① 2SO3（g）= 2SO2（g） + O2（g）的 K p,1 =2.94×107kPa，求（1）1000K、202.65kPa下，
B
/ p B RT ν B l n p B
式中第一项
ν
B
B
μB r Gm
它仅是温度的函数。
νB / p B RT ln B p
/ / p p B B 而第二项为 RT ν B ln RT ln B B p p
L/O/G/O
第五章
化 学 平 衡
研究对象：气相反应及有纯凝聚相参加的多相反应
本章主线：化学平衡（平衡前、平衡时及平衡后情况）
本章层次：平衡条件 —— 平衡常数 ——平衡组成——平衡移动
01:02:20
封闭体系进行的化学反应都是可逆反应： aA+bB cC+dD 当反应在指定条件下进行到一定时间之后，体系 的状态不再随时间变化，此状态称为化学平衡状态。 它既表明了变化的方向，又体现了变化的限度。 本章把热力学的基本原理应用于化学反应体系， 主要讨论以下问题：
的影响。
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2. 利用等温方程判断化学反应的方向和限度
当 J ＜ p 当 Jp = 当 Jp ＞
K K
时， r Gm ＜0 反应正向自发进行; 时， r Gm =0 反应达到平衡;
K 时， r Gm ＞0 反应不能自发由左向右进行，
逆向反应自发进行;
3. 通过例子说明等温方程的应用
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例题： Ag 2O( s )
1 2 Ag ( s ) O2( g ) 2
已知298K时，氧化银的分解压力为12Pa，试问下列三种情 况下，氧化银能否稳定存在？ （1）若容器不是真空，里面有氧气，且氧气的压力为10Pa； （2）若容器里面氧的压力为14Pa； （3）若容器里面有N2，N2的压力为101325Pa。
=
Ky
c d yC yD
y y
a A
b B
y
B
B B
b. Ky与 K
Kp，Kc关系 ： K K y ( p / p ) B
B Ky p
Kp
Kc
B Ky p
( RT )
B
c. Ky是？函数： Ky=f（T,p）
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（4）Kn ——用物质的量表示的平衡常数
（1） 化学反应的方向和限度；
（2） 平衡常数的热力学计算； （3） 各种因素（温度、压力等）对平衡的影响。
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§ 1 化学反应的平衡条件和平衡常数的推导
§ 2 理想气体化学反应的等温方程
§ 3 平衡组成的计算
§ 4 化学反应的标准摩尔吉布斯函数与平衡常数的计算 § 5 温度对平衡常数的影响 § 6 影响化学平衡的其它因素 § 7 同时反应平衡组成的计算
ν
p 其中的 B p
/ B
是反应物及产物的 p p
νB
/ B
的连乘积。
νB
因为反应物计量系数 vB 为负，产物计量系数vB 为正，所以它 的形式是
p p
产物
/p
反应物
/p
ν产 物 ν反 应 物
，所以它被称作压力商 Jp 。
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a. 表达式： K n
=
c d nC nD
n n
a A
b B
n
B
B B
b. Kn与 K
Kp，Kc关系 ： K K p / p n
B nB
c. Kn是？函数：Kn=f（T,p）
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4. 关于平衡常数的几点说明：
（1）平衡常数与方程式的写法有关；
（1）求反应在1000K时的 K ；（2）当N2和H2的分压仍为
1.00×104Pa，NH3的分压为1.00×105Pa时，计算反应的 r Gm ， 并判断反应自发进行的方向。
习题7
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§3 平衡组成的计算
在计算平衡组成时，常用的一个术语是转化率，它的定义
是： 转化率 =
某反应物转化掉的数量 该反应物起始的数量
反应自发向右进 行，趋向平衡 反应自发向左进 行，趋向平衡
反应达到平衡
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2. 推导理想气体化学反应的标准平衡常数
(化学反应的平衡条件应用于理想气体化学反应)
l m ( p / p ) ( p / p ) M 平衡常数： K L ( pA / p )a ( pB / p )b
2
2
（2） pCO = pH 2 O=1000KPa， pCO = pH =100KPa；
2
2
（3） pCO = pH 2 O =300KPa， pCO = pH =200KPa；
2
2
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例2 ：第112页例5.3.1
有理想气体反应N2+3H2=2NH3，在1000K反应达平衡时，
N2和H2的分压均为1.00×104Pa，NH3的分压为1.24×107Pa。
=
c d cC cD a b cA cB
c
B
B B
Kc (cB / c )
B
B
b. Kc与 K
Kp关系 ： K
=
Kc
(c RT / p ) B
B
K p K c ( RT )
c. Kp是？函数：Kc=f（T）
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（3）Ky ——用摩尔分数表示的平衡常数
K3
Kc ,3 K y ,3
。
5. 多（复）相反应的化学平衡（指有气相参加的多相反应）
讨论最简单的情况：气相是理想气体，液相和固相是纯物质的
系统。
和多相反应有关的两个重要概念：
（1）分解压力：指某T时，非气态物质（指固态物质）在真空中分
解达平衡时，气相的总压力。 （2）分解温度：分解压力等于外压时的温度 。
应吉布斯函数的变化，是反应系统处在任意情况下发生
指系统中参与反 1mol反应的吉布斯函数的变化。 r Gm
应的所有物质都处于标准态时，发生1mol反应的吉布斯 函数的变化，是一种特定情况下反应的吉布斯函数的变 化，用来确定反应的限度。二者所对应的状态不同，值 的大小也不同。
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3. 平衡常数的其它表达式——经验平衡常数
G K （2） 与 r m 相应，无论反应途径如何，都可根据总的化
学方程式写出标准平衡常数的表达式；
（3）平衡常数的表达式中，各种气体的分压或浓度均为平衡时
分压或浓度。对于反应物或生成物中纯凝聚相（纯s，纯l, 不形成溶液或固溶体的纯液相或纯固相）, 在平衡常数的表 达式中不出现纯s，纯l的分压或浓度，只涉及气体。
此反应的 K1 K y,1 ；（2）求反应 ②SO3（g）＝ SO2（g） Kc ,1
+ O2（g）在1000K，202.65KPa下的
1 2
K p, 2
Kc,2 K2
（3） 求反应 ③ 2SO2（g）+O2（g）=2 SO3在1000K，202.65KPa 下的 K p,3 习题1
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其任一组分的化学势是： / p B μB μB RT l n p
B
将此式代入 ΔrGm νB μB 得到：
ΔrGm
/ p B ν B μ B RT ν B ln B B p
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Δ r Gm ν B μB
（1）Kp ——用平衡分压表示的平衡常数 a. 表达式： b. Kp与 K
Kp
c d pC pD
p p
a A
b B
p
B
B B
B 关系 ： K K p( p )
c. Kp是？函数：Kp=f（T）
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（2）Kc ——用物质的量的浓度表示的平衡常数
a. 表达式： K c
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关于这部分的几点说明：
1. 分解平衡指的是在真空条件下分解反应达平衡，参与反应的 各物质数量保持不变，而不是和系统内惰性气体平衡。
2. 分解压力与平衡常数有关系，但不是简单的相等关系。
3. 分解压力与方程式的写法无关。（平衡常数与方程式的写法 有 关）； 4. 若实际压力p＜p分解，则分解可进行 若实际压力p＞p分解，则分解不能进行
r Gm
=
RT ln K
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关于平衡常数几点说明： 1. K
只是温度的函数，与平衡系统的总压、组成无关。
2. r Gm = RT ln K 是将系统平衡时的化学性质与热力学性质
联系起来的一个重要关系式。该式只表明
的数量关系，它们在概念上是严格不同的。 表示反应 r Gm
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5. 对于分解温度，若实际温度T＞T分解，则分解可以进行。 （分解反应是吸热反应）
例题：
习题4 习题8（1）
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§2 理想气体化学反应的等温方程—化学反应方向和限度的判据 1. 等温方程的推导 恒T 、恒 p，且 W´
0 νB B
B
= 0时，对于理想气体间的化学反应
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（4）标准平衡常数与经验平衡常数的区别
有关，无单位； K 与 r Gm 经验平衡常数与 r Gm 无直接关系，可能有单位；
(5) 对于等分子反应， vB 0 ，
K K p Kc K y Kn
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平衡常数例题：
例：1000K，101.325kPa时，气相反应 ① 2SO3（g）= 2SO2（g） + O2（g）的 K p,1 =2.94×107kPa，求（1）1000K、202.65kPa下，
B
/ p B RT ν B l n p B
式中第一项
ν
B
B
μB r Gm
它仅是温度的函数。
νB / p B RT ln B p
/ / p p B B 而第二项为 RT ν B ln RT ln B B p p
L/O/G/O
第五章
化 学 平 衡
研究对象：气相反应及有纯凝聚相参加的多相反应
本章主线：化学平衡（平衡前、平衡时及平衡后情况）
本章层次：平衡条件 —— 平衡常数 ——平衡组成——平衡移动
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封闭体系进行的化学反应都是可逆反应： aA+bB cC+dD 当反应在指定条件下进行到一定时间之后，体系 的状态不再随时间变化，此状态称为化学平衡状态。 它既表明了变化的方向，又体现了变化的限度。 本章把热力学的基本原理应用于化学反应体系， 主要讨论以下问题：
的影响。
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2. 利用等温方程判断化学反应的方向和限度
当 J ＜ p 当 Jp = 当 Jp ＞
K K
时， r Gm ＜0 反应正向自发进行; 时， r Gm =0 反应达到平衡;
K 时， r Gm ＞0 反应不能自发由左向右进行，
逆向反应自发进行;
3. 通过例子说明等温方程的应用
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例题： Ag 2O( s )
1 2 Ag ( s ) O2( g ) 2
已知298K时，氧化银的分解压力为12Pa，试问下列三种情 况下，氧化银能否稳定存在？ （1）若容器不是真空，里面有氧气，且氧气的压力为10Pa； （2）若容器里面氧的压力为14Pa； （3）若容器里面有N2，N2的压力为101325Pa。