第6章 化学平衡常数
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第6章化学平衡常数
气： CO2 + H2 → CO + H2O 两个反应合写为： 例如 2： Ag+ + CO + H 2O ⇌ CO2 + H2 ⑵ ⑴
Cl- ⇌ AgCl↓
一般常把按反应方程式从左向右进行的反应叫正反应；从右向左进行的反 应叫逆反应。二者合起来叫可逆反应：在一定条件下，既能向正反应方向进行又 能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。 几乎所有的反应都是可逆的。不可逆反应的例子非常少，如： 2KClO3 ⇌ 2KCl + 3O2 ↑
t/s
图 2-3、 浓度改变平衡移动时浓度变化曲线
t/s
图 2-4、 平衡移动时速度的变化曲线
浓度对化学平衡的影响 对于反应： aA + bB ⇌ dD + eE
⇌
Ca2+
+
H 2O
+
CO2↑
Ca P K= H
2
平衡常数 K 既不是 Kc 也不是 Kp。 Kc 与 Kp 的单位分别为 (mol.L-1)
△n
和 atm n、 Pa n。对于 Kc 而言，因为浓度
△ △
的单位通常都是 mol.L-1，故 Kc 的单位常省略。而 Kp ，由于常用的分压的单位有 atm 和 Pa 两种，故 Kp 的单位需要写出。同时，在进行 Kc 与 Kp 的换算时，应注意 R 值的数值差异： P 的单位是 atm 时， R=0.0821atm.L.mol-1; P 的单位是 Pa 时， R=8314.3Pa.L.mol-1.K -1。 平衡常数的意义： 1、因为平衡状态为反应进行的最大限度，故 K 值的大小可以衡量反应进行 的程度，并由此估计反应的可行性。K 值越大，产物浓度越大，生成的产物越多， 正反应进行的程度越大。反之亦然。 一般而言， K＞ 107 可认为逆反应进行的程度太小而忽略， 即近似认为是一个 不可逆反应； 对应的 K＜ 10-7 可认为正反应进行的程度太小而忽略， 即近似认为是 一个不可逆反应； 只有 107＞ K＞ 10-7 时可认为是可逆反应。 对于 K 值太小的反应， 可认为在该条件下正反应不能进行 如： N2 + O2 = 2NO Kc=10-30(常温下 )
第6章 化学平衡常数
MnO2
CO2 + H2 2KCl + 3O2
∆
条件下可逆反应： 2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)
2. 化学平衡： 化学平衡是在一定条件下，可逆反应 正逆反应速率相等时体系的一种状态。
正 逆 0
化学平衡是动态平衡!
正
H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
逆
正 逆
系数为幂的连乘积是一个常数。
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p(HI) / p ] K [ p(H 2 ) / p ][ p(I 2 ) / p ]
pӨ为标准压力，1105 Pa或100 kPa
K 称为标准平衡常数
是温度的函数，与浓度、分压无关。
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
p(H2)
64.74 65.95 62.02 61.96 0 0
p(I2)
57.78 52.53 62.50 69.49 0 0
p(HI)
0 0 0 0 62.10 26.98
p(H2)
16.88 20.68 13.08 10.64 6.627 2.877
p(I2)
9.914 7.260 13.57 18.17 6.627 2.877
K3Ө = K1Ө K2Ө
6-3 浓度对化学平衡的影响
对于溶液中的化学反应： J = K J < K 平衡 平衡向正向移动
（反应物浓度增大或生成物浓度减小时）
J > K
平衡向逆向移动
（反应物浓度减小或生成物浓度增大时）
CO2 + H2 2KCl + 3O2
∆
条件下可逆反应： 2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)
2. 化学平衡： 化学平衡是在一定条件下，可逆反应 正逆反应速率相等时体系的一种状态。
正 逆 0
化学平衡是动态平衡!
正
H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
逆
正 逆
系数为幂的连乘积是一个常数。
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p(HI) / p ] K [ p(H 2 ) / p ][ p(I 2 ) / p ]
pӨ为标准压力，1105 Pa或100 kPa
K 称为标准平衡常数
是温度的函数，与浓度、分压无关。
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
p(H2)
64.74 65.95 62.02 61.96 0 0
p(I2)
57.78 52.53 62.50 69.49 0 0
p(HI)
0 0 0 0 62.10 26.98
p(H2)
16.88 20.68 13.08 10.64 6.627 2.877
p(I2)
9.914 7.260 13.57 18.17 6.627 2.877
K3Ө = K1Ө K2Ө
6-3 浓度对化学平衡的影响
对于溶液中的化学反应： J = K J < K 平衡 平衡向正向移动
（反应物浓度增大或生成物浓度减小时）
J > K
平衡向逆向移动
（反应物浓度减小或生成物浓度增大时）
第6章 化学平衡常数
5.158kJ／mol，求相应温度下的平衡常数。
由于标准自由能是温度的函数，因而平衡 常数也是温度的函数。温度不同，同一个反应 的平衡常数是不同的。反之，温度不变，平衡 常数不变.
对于气相反应：
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p (HI ) / p ] K [ p ( H 2 ) / p ][ p (I 2 ) / p ]
或
r Gm T - RT ln
Kθ J
【应用】由Q与Kθ 的相对大小来判断反应进行的方向
J < K 时，反应正向进行， 此时 rG m < 0 ；
J > K 时，反应逆向进行， 此时
J = K 时，反应达到平衡， 此时
rGm > 0 ；
rGm = 0 。
反应商判据：
J<K J=K J>K 反应正向进行； 系统处于平衡状态； 反应逆向进行。
已知SO2和O2的初始浓度分别为0.040mol/L和
0.10mol /L。如达平衡，有80%的SO2转化为SO3，
求平衡时各种气体的浓度及KC。
6-4 压强对化学平衡的影响 分压对平衡的影响： 如果保持温度、体积不变，增大反应物的分 压或减小生成物的分压，使J减小，导致J<K ， 平衡向正向移动。反之，减小反应物的分压或增 大生成物的分压，使J增大，导致J> K ，平衡向 逆向移动。
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)
4
Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
2 2
[c(Sn /c )][ c(Fe /c )] K 2 3 2 [c(Sn /c )][ c(Fe /c )]
无机化学练习题(含答案)第六章化学平衡常数
第六章化学平衡常数6-1 : 写出下列各反应的标准平衡常数表达式(1)2SO2(g) + O 2(g) = 2SO 3(g)(2)NH4HCO3(s) = NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g)(3)CaCO3(s) = CO 2(g) + CaO(s)(4)Ag 2O = 2Ag(s) + 1/2 O 2(g)(5)CO2(g) = CO 2(aq)(6)Cl 2(g) + H 2O(l) = H +(aq) + Cl -(aq) + HClO(aq)(7)HCN(aq) = H +(aq) + CN - (aq)(8)Ag 2CrO4(s) = 2Ag +(aq) + CrO 42- (aq)(9)BaSO4(s) + CO 32-(aq) = BaCO 3(s) + SO 42-(aq)2+ + 3+(10)Fe 2+(aq) + 1/2 O 2(g) + 2H +(aq) = Fe 3+(aq) + H 2O(l)6-2: 已知反应 ICl(g) = 1/2 I 2(g) + 1/2 Cl 2(g) 在 25℃ 时的平衡常数为 K θ = 2.2 × 10-3，试计算下列反应的平衡常数：(1)ICl(g) = I 2(g) + Cl 2(g)(2)1/2 I 2(g) + 1/2 Cl 2(g) = ICl(g)6-3: 下列反应的 Kp 和 Kc 之间存在什么关系？(1)4H 2(g) + Fe 3O4(s) = 3Fe(s) + 4H 2O(g)(2)N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)(3) N 2O 4(g) = 2NO 2(g)6-6: 反应 CO （g ） + H 2O （g ） = CO 2 + H 2（g ） 在 749K 时的平衡常数 K θ=2.6 。
设 （1）反应起始时 CO 和 H 2O 的浓度都为 1mol/L （没有生产物，下同）；（2）起 始时 CO 和 H 2O 的摩尔比为 1比3，求 CO 的平衡转化率。
第6章 化学平衡常数[PPT]
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第6 章 化学平衡常数
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发， 即反应进行的方向，如果某反应朝某一个方向 可进行，该化学反应进行的程度如何，就是化 学平衡的问题，具体说：
电离平衡 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡，这是建立化学平衡的前提presupposition
2 、正、逆反应速度相等 ( 推动力相等 ) 是平衡建立的条件 condition（但反应仍在进行，是动态平衡）。
In the equilibrium state，[i] — equilibrium concentration。 notice：推动力 f + = f - , or υ+=υcondition：T、P等外界因素不变
0
正 逆
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，金石可 镂 豆丁网友友情分享O(∩_∩)O~ 6
注意：以前用符号“ ”表示反应的可逆性reversibility （forward and reverse reaction）
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，金石可 镂 豆丁网友友情分享O(∩_∩)O~
4
一般来说，任何反应都有一定的可逆性（热力学上假定 所有的化学反应都是可逆的），但是不同的化学反应可 逆性程度差别很大，比如：
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1
6-1 化学平衡状态
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发， 即反应进行的方向，如果某反应朝某一个方向 可进行，该化学反应进行的程度如何，就是化 学平衡的问题，具体说：
电离平衡 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡，这是建立化学平衡的前提presupposition
2 、正、逆反应速度相等 ( 推动力相等 ) 是平衡建立的条件 condition（但反应仍在进行，是动态平衡）。
In the equilibrium state，[i] — equilibrium concentration。 notice：推动力 f + = f - , or υ+=υcondition：T、P等外界因素不变
0
正 逆
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注意：以前用符号“ ”表示反应的可逆性reversibility （forward and reverse reaction）
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一般来说，任何反应都有一定的可逆性（热力学上假定 所有的化学反应都是可逆的），但是不同的化学反应可 逆性程度差别很大，比如：
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6-1 化学平衡状态
第6章化学平衡常数
第6 章 化学平衡常数
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发， 即反应进行的方向，如果某反应朝某一个方向 可进行，该化学反应进行的程度如何，就是化 学平衡的问题，具体说：
电离平衡 沉淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
3、平衡状态是可逆反应进行的最大限度limit，此时各物质 的浓度或者分压不再随时间而改，这是建立平衡的标志sign。 4、平衡组成与达到平衡的途径无关 can reach equilibrium state from forward or reverse direction，
5、平衡时无论是正反应还是逆反应仍然在进行，只是进行 的程度相当，致使总反应“停滞”了，所以化学平衡是一 个动态平衡 homeostasis
For example：
c / mol L H 2 (g) I 2 (g) t/s
1
2HI(g)
正
1 1
逆
mol L s
0
0.0100
0.0100
0
7.60×10－6
0
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20×10－6 2.04×10－7 4850 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 ×10－7 3.43×10－7 反应开始 ，c(H2)，c(I2) 较大， c(HI) = 0，
0
正 逆
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡，这是建立化学平衡的前提presupposition
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发， 即反应进行的方向，如果某反应朝某一个方向 可进行，该化学反应进行的程度如何，就是化 学平衡的问题，具体说：
电离平衡 沉淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
3、平衡状态是可逆反应进行的最大限度limit，此时各物质 的浓度或者分压不再随时间而改，这是建立平衡的标志sign。 4、平衡组成与达到平衡的途径无关 can reach equilibrium state from forward or reverse direction，
5、平衡时无论是正反应还是逆反应仍然在进行，只是进行 的程度相当，致使总反应“停滞”了，所以化学平衡是一 个动态平衡 homeostasis
For example：
c / mol L H 2 (g) I 2 (g) t/s
1
2HI(g)
正
1 1
逆
mol L s
0
0.0100
0.0100
0
7.60×10－6
0
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20×10－6 2.04×10－7 4850 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 ×10－7 3.43×10－7 反应开始 ，c(H2)，c(I2) 较大， c(HI) = 0，
0
正 逆
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡，这是建立化学平衡的前提presupposition
第六章 化学平衡常数
共74张 3
化学平衡的特点： 化学平衡的特点：
• （1）恒温、封闭体系是前提。只有在恒温条件 ）恒温、封闭体系是前提。 下，封闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学 平衡，这是建立平衡的前提。 • （2）自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 ）自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 从动力学 动力学上讲就是正逆反应的速率相等 正逆反应的速率相等。 动力学 正逆反应的速率相等 • （3）平衡时各物质的浓度不变（不随时间改变） ）平衡时各物质的浓度不变 是建立平衡的标志 标志，平衡是封闭体系中可逆反应 标志 的最大限度。 • （4）化学平衡是相对的，有条件的动态平衡。 ）化学平衡是相对的，有条件的动态平衡。 当外界因素改变时，正逆反应速率发生变化，原 有平衡将受到破坏，直到建立新的平衡。 4 共74张
共74张 25
Jc 与 Kc的关系示意图 的关系示意图
共74张
26
例. 反应 CO(g) + H2O(g) —— H2(g) + CO2(g) 在 某温度时, Kc = 9, 求 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02 时, CO 的转化率。
共74张
27
§6－3.化学平衡的移动 － 化学平衡的移动
平衡常数（ §6-2.平衡常数（重点） 平衡常数 重点）
• 2－1.经验平衡常数 － 经验平衡常数
共74张
5
• 对于一般可逆反应：aA + bB —— gG + hH 平衡时：
• K 称为经验平衡常数或实验平衡常数。上述的结 经验平衡常数或实验平衡常数。 经验平衡常数或实验平衡常数 果可表述为： • 在一定温度下, 可逆反应达到平衡时, 生成物浓度 系数次幂的连乘积与反应物浓度系数次幂的连乘 积之比是一个常数,这个关系式称为化学平衡定 律，或化学平衡体系中的质量守恒定律。 • 对气相体系，KP 也是一种经验平衡常数, 称为分 压平衡常数。而用浓度表示的经验平衡常数, 则 6 共74张 称为浓度平衡常数 KC 。
化学平衡的特点： 化学平衡的特点：
• （1）恒温、封闭体系是前提。只有在恒温条件 ）恒温、封闭体系是前提。 下，封闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学 平衡，这是建立平衡的前提。 • （2）自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 ）自由能变等于零是平衡建立的实质条件。 从动力学 动力学上讲就是正逆反应的速率相等 正逆反应的速率相等。 动力学 正逆反应的速率相等 • （3）平衡时各物质的浓度不变（不随时间改变） ）平衡时各物质的浓度不变 是建立平衡的标志 标志，平衡是封闭体系中可逆反应 标志 的最大限度。 • （4）化学平衡是相对的，有条件的动态平衡。 ）化学平衡是相对的，有条件的动态平衡。 当外界因素改变时，正逆反应速率发生变化，原 有平衡将受到破坏，直到建立新的平衡。 4 共74张
共74张 25
Jc 与 Kc的关系示意图 的关系示意图
共74张
26
例. 反应 CO(g) + H2O(g) —— H2(g) + CO2(g) 在 某温度时, Kc = 9, 求 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02 时, CO 的转化率。
共74张
27
§6－3.化学平衡的移动 － 化学平衡的移动
平衡常数（ §6-2.平衡常数（重点） 平衡常数 重点）
• 2－1.经验平衡常数 － 经验平衡常数
共74张
5
• 对于一般可逆反应：aA + bB —— gG + hH 平衡时：
• K 称为经验平衡常数或实验平衡常数。上述的结 经验平衡常数或实验平衡常数。 经验平衡常数或实验平衡常数 果可表述为： • 在一定温度下, 可逆反应达到平衡时, 生成物浓度 系数次幂的连乘积与反应物浓度系数次幂的连乘 积之比是一个常数,这个关系式称为化学平衡定 律，或化学平衡体系中的质量守恒定律。 • 对气相体系，KP 也是一种经验平衡常数, 称为分 压平衡常数。而用浓度表示的经验平衡常数, 则 6 共74张 称为浓度平衡常数 KC 。
第6章 化学平衡
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。
6.1 化学平衡与平衡常数
一、化学反应的可逆性
在一定温度下，一个化学反应既可以按照方程 式从左到右进行，也可以从右到左进行，这就是 化学反应的可逆性。例如
CO(g) + H2O (g) N2O4(g)
CO2(g)+H2(g) 2NO2
K
1 Kp p
Δn
697752.45Pa =6.98 5 110 Pa
6.2 标准平衡常数Kθ与化学反应的 标准自由能变（△rG m）的关系
一、标准平衡常数与化学反应的方向 对于反应：aA + bB gG + hH， 若为液相反应 若为气相反应
Q定义为某时刻反应熵。
2. 若将2个方程式相减， 则：
例. SO2+ ½ O2 = SO3 (1) △G ø1 = -70.9 kJ.mol-1 , K1 ø = 2.8 ×1012 NO2 = NO + ½ O2 (2) △G ø2 = +35.3 kJ.mol-1 , K2 ø = 6.3×10-7 方程(1) + (2) ： SO2+ NO2 = NO + SO3 △G ø，K △G ø = △G ø 1 +△G ø2 = -35.6 kJ.mol-1 K ø = K1 ø K2 ø = 1.8 ×106
6.3 化学平衡的移动
条件改变使平衡态变化
浓度 压力 温度
一、浓度对化学平衡的影响
在恒温条件下增加反应物减小生成物浓度， 平衡向正反应方向移动；相反，减小反应物浓 度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。
第6章 化平衡常数
第6章化学平衡常数[教学要求]1、掌握化学平衡的概念，理解平衡常数的物理意义。
2、掌握化学平衡移动原理。
3、掌握有关转化率、化学平衡及平衡移动的计算。
[教学重点]1．标准平衡常数和吉布斯能变的关系：Van't Hoff等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向。
2．浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算。
[教学难点]Van't Hoff等温式、标准平衡常数及其有关计算[教学时数] 5学时[教学内容]6.1 化学平衡状态一、化学反应的可逆性和可逆反应绝大多数化学反应都有一定可逆性CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) (水煤气)N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)可逆性显著Ag+(aq) + Cl-(aq) = AgCl (s)可逆程度小只有极少数反应是“不可逆的”（单向反应）2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g)可逆反应：在同一条件（温度、压力、浓度等）下，能同时向两个相反方向进行的反应注意：无机化学“可逆反应”≠热力学“可逆过程”（无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”）。
二、化学平衡的概念及特征1、定义：可逆反应在一定条件下，正反应速率等于逆反应速率时，反应体系所处的状态，称为“化学平衡”。
化学平衡状态是一个热力学概念。
达平衡时，△G=0化学平衡：反应物和产物的自由能不在随时间变化的这种状态，叫做此反应的化学平衡。
或化学平衡是反应向正逆两个方向进行的“推动力”都等于零的状态。
△rG=0 时达到平衡2、化学平衡特征:⑴、化学平衡建立的前提：封闭体系、等温条件，可逆反应⑵、达到平衡条件：△rG=0（正逆反应速度相等）⑶、平衡标志：平衡状态是封闭系统中可逆反应进行的最大限度。
产物和反应物浓度不再随时间变化(保持定值)时达到平衡.⑷、平衡的实质：化学平衡是有条件的动态平衡三、勒夏特列原理内容：如果改变平衡系统的条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动.6-2 平衡常数1. 定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物计量系数次方的乘积之比为一常数，称为“平衡常数”。
第六章 化学平衡常数
Kp=Kc(RT)-0.5; Kpθ=Kp· (pθ)0.5
四: 平衡转化率（C级掌握）
平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物 的量与转化前该反应物的量之比.
平衡时已转化了的某物 质的量 转化率% 100 该物质初始的量
化学平衡状态是反应进行的最大限度,因此 平衡转化率即为指定条件下的最大转化率. 问 题 6-2.4：平衡常数与转化率的区别和联系 是什么?（B级掌握）
d D a A e E b B
式中:∑ν=(d+e)-(a+b),它表示反应前后 气体计量系数之差.当∑ν=0时,Kp=Kc.
由于实验平衡常数一般是有单位的,根据过去 的约定俗成,如果浓度以mol/dm3作单位,分压以 atm作单位,则Kc,Kp不用注明单位,除此之外,均 需注明实验平衡常数的单位,否则将造成混乱.
Kp=Kc(RT); Kpθ=Kp· (pθ)-1
4解 : K
(cFe2 / c ) (cH / c ) ( pO2 / p )
Kp 1 ( pO2 )
cFe3 / c
0.5
2
[ Fe3 ] KC 2 2 0.5 [ Fe ][H ] [O2 ]
0.5
五：平衡常数意义（C级重点掌握）
1.平衡常数数值的大小可以判断反应进行的 程度,估计反应的可能性.因为平衡状态是反 应进行的最大限度.平衡常数很大的反应,表 示其正反应向右进行趋势非常大,反之,平衡 常数很小的反应在该条件下不可能向右进行.
2.浓度(或分压)商和反应进行方向的判据 我们将某一化学反应产物浓度系数次方 的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比 称为浓度商，用符号JC表示.
第六章 化学平衡常数
第6章 化学平衡常数
r Gm ＝ r H m - T r Sm ，标准态, T K r Gm ＝ - RTlnKTr ， T 温度下的平衡常数 ΔrGT ＝ ΔrH - T ΔrS， 任何状态 ΔrGT = r GT +
RTlnQTr，任何状态 化学平衡的计算 （1）利用平衡常数求物质或产物的浓度，求反应物的转化率。 （2）利用实验数据求经验平衡常数及热力学平衡常数。 化学平衡的移动 平衡移动：从旧的平衡状态转到新的平衡状态的过程，称为平衡移动。 改变平衡体系的条件之一，如温度、压力或浓度，平衡就象减弱这个改变的方向移动。
a A(g) + b B(g) =gG(g) + dD(g) Kr = (pA/ p )a · (pB/ p )bKr ：
p 为标准压力， 1×105 Pa,
Kr
(cG / c ) g (cD / c ) d a b = (cA / c ) (cB / c )
溶液中物质 X 的浓度为 cx mol· dm-3 , 物质 X 的相对浓度为 cx / c
6-3 浓度对化学平衡的影响
对于化学反应 a A + b B= g G + d D, ΔrG =- RTlnKTr + RTlnQTr ＝RTlnQTr/KTr 增大反应物浓度（或分压） ，减小生成物浓度时（或 分压） ，QTr 减小，ΔrG < 0, 平衡正向移动，减小反应物浓度（或分压） ，平衡逆向移动.
本章教学要点： 1.掌握实验平衡常数(经验平衡常数)与相对平衡常数(热力学平衡常数)间的区别. 2.掌握有关平衡常数的计算 3.掌握化学反应等温式 ΔrG = r G 的反应自由能, r G
第六章 化学平衡常数
平衡常数
四、平衡常数的意义
⒈平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程
度，估计反应的可能性。因为平衡状态是反应进行 的最大限度。如： N2(g)+O2(g)2NO(g) Kc=1×10-30(298K) 这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应， 反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，
平衡常数
例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物 质的浓度平衡是:[N2]=3mol· -1,[H2]=9mol· -1,[NH3] L L =4mol· -1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。 L 解：①求平衡常数Kc Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3 ②求N2、H2的初始浓度。 N2+3H22NH3 反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3 N2 + 3H2 2NH3 平衡3mol· -1 9mol· -1 4mol· -1 L L L 初始(3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol· -1。 L
平衡常数
五、标准平衡常数（相对平衡常数） θ 3、由反应商J与标准平衡常数K 来判断等温等压下化学反 应的自发方向 θ 由ΔrGm,T = ΔrGm,T + RT lnJ 和 ΔrGm,T = - RT lnK θ 得 ΔrGm,T = - RT lnK θ + RT lnJ (1) J＜K θ 时，ΔrGm,T＜0，自发； θ (2) J＞K 时，ΔrGm,T＞0，非自发； θ (3) J = K 时，ΔrGm,T = 0，平衡。 θ
平衡常数
①(cDdcEe)/(cAacBb)<Kc则反应正向进行。 ②(cDdcEe)/(cAacBb)>Kc则反应逆向进行。 可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数， 并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平 衡状态还是向某一方向进行。 通常我们把(cDdcEe)/(cAacBb)=Qc，称为浓度商。 ∴Qc<Kc正向反应自发进行 ∴Qc=Kc反应达到平衡状态(即反应进行达到最大 限度)； ∴Qc>Kc逆向反应自发进行。 如果是气相反应可用 QP=(PDdPEe)/(PAaPBb)分压商来表示
第六章 化学平衡常数
r H m (298K ) 1 1 K2 ln ( ) R T1 T2 K1
前提：假设焓变、熵变不随温度变化，T2 > T1。
对于吸热反应，rHm为正值，温度升高，K增大；放热 反应，rHm为负值，温度升高，K 减小。 作业：1(1)(2)(5)(6), 5, 9, 12
6-1 化学平衡状态
6-1-1 化学平衡(chemical equilibrium)
绝大多数化学反应都有一定的可逆性，可逆反应在一定条
件下，正反应速率等于逆反应速率时，反应体系所处的状态，
称为“化学平衡状态”。 化学平衡状态是热力学概念，指系统内发生的化学变化没 有向正向或逆向进行的自发性时的状态。 化学平衡是一种“动态平衡”。即在化学反应达到平衡时，
第6章 化学平衡常数
(chemial equilibrium constant) 本章教学目标
1. 了解化学平衡的概念，掌握标准平衡常数和实验平衡 常数的意义和表示方法。
2．掌握标准平衡常数和吉布斯自由能变的关系，熟悉多
重平衡规则，掌握有关标准平衡常数与范特霍夫等温方 程的计算。 3．理解勒沙特列原理，掌握浓度、压力、温度对化学平 衡移动的影响及有关计算。
2. 平衡常数不涉及时间概念，不涉及反应速率。 3. 平衡常数数值的大小可以判断反应进行的程度，估计反应的 可能性。
例：已知693、723 K下氧化汞固体分解为汞蒸气和氧气的标准 摩尔自由能为11.33、5.158 kJ/mol，求相应温度下的平衡常数。
解：
HgO(S)
Hg(g) + 1/2O2(g)
6-2-3 偶联反应的平衡常数
偶联反应是指两个化学平衡组合起来，形成一个新的反 应。偶联反应也有平衡状态，也可以求出平衡常数。
化学平衡常数
K
2
c [ NO ] 2 [ O 2 ] ( ) ( ) c c [ N 2O 4] ( c [ NO c
2
]
)
2
[ N 2O 4] K3
(
c [ NO ] c
2
) (
[O 2] c
)
( 1 ) + ( 2 ) 得 （3），因而 K3 θ = K1θ · 2 θ 。 K
(只应用于单纯气态反应)
= 0 时，Kp = Kc
3． 多相反应 反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体 状态、固体状态时，纯液相和纯固相不出现 在平衡常数表达式中，该反应平衡常数表达 式的气体用分压表示，溶液用浓度表示，平 衡常数KX，称为杂平衡常数。
例： Zn(S) + 2H+ (aq)
H2 (g) + Zn2+ (aq)
K2
K1
(
[ NH
3
]
)
2
c [ N 2] [ H 2] 3 ( )( ) c c [ NH ( c [ N 2] c
3
]
)
1/ 2
(
[ H 2] c
)
3/2
K1θ = ( K 2θ ) 2
， 计量数扩大 2 倍， K θ 乘 2 次方。 bB aA
K2
② 正反应 a A
再如 Cr2O72-(aq) + H2O(l) — 2CrO42-(aq) +2H+(aq)
( K
[CrO4 c
2
]
) (
2
2
c [ NO ] 2 [ O 2 ] ( ) ( ) c c [ N 2O 4] ( c [ NO c
2
]
)
2
[ N 2O 4] K3
(
c [ NO ] c
2
) (
[O 2] c
)
( 1 ) + ( 2 ) 得 （3），因而 K3 θ = K1θ · 2 θ 。 K
(只应用于单纯气态反应)
= 0 时，Kp = Kc
3． 多相反应 反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体 状态、固体状态时，纯液相和纯固相不出现 在平衡常数表达式中，该反应平衡常数表达 式的气体用分压表示，溶液用浓度表示，平 衡常数KX，称为杂平衡常数。
例： Zn(S) + 2H+ (aq)
H2 (g) + Zn2+ (aq)
K2
K1
(
[ NH
3
]
)
2
c [ N 2] [ H 2] 3 ( )( ) c c [ NH ( c [ N 2] c
3
]
)
1/ 2
(
[ H 2] c
)
3/2
K1θ = ( K 2θ ) 2
， 计量数扩大 2 倍， K θ 乘 2 次方。 bB aA
K2
② 正反应 a A
再如 Cr2O72-(aq) + H2O(l) — 2CrO42-(aq) +2H+(aq)
( K
[CrO4 c
2
]
) (
2
第6章化学平衡常数-2007
aA(g) bB(aq) cC(s)
xX(g) yY(aq) zZ(l)
x ([Y] / c ) y [ p( X ) / p ] K pA / p a ([B] / c )b
例：在密闭容器中
Zn(S)+2H (aq)
+
H2(g)+Zn (aq)
2
2+
[ p( H 2 ) p ]([ Zn ] c ) K 2 ([ H ] c )
3.勒〃沙特列（Le Chatelier）原理
• 改变平衡系统的外界条件时，平衡向着减弱这一改 变的方向移动。（也称为化学平衡移动原理）。
• 浓度：增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动；
• 压力：增加压力，平衡向气体计量系数减小方向移 动；
• 温度：升高温度，平衡向吸热方向移动。 注意： 这个平衡移动原理只适用于原来处于平衡状态的系 统，而不适用于非平衡系统； 不仅适用于化学系统，也适用于相平衡系统。
四、偶联反应的平衡常数
假设存在着多个化学平衡体系且各有对 应的平衡常数，则当几个反应式相加 （或相减）得到另一个反应式时，其平 衡常数即等于几个反应的平衡常数的乘 积（或商）。这个规则称为多重平衡规 则。
例：已知下列两反应的平衡常数分别为K1， K2，
(1) 2H2O(g) (2) 2HCl(g) 2H2(g)+O2(g) H2(g)+Cl2(g) K1 K2
=207.075 J· -1· -1 mol K △rGm,650≈△rHm,298-T △rSm,298
=152.15-650×207.075×10-3=17.55kJ· -1 mol △rGm,700≈△rHm,298-T △rSm,298
第六章 化学平衡常数
6-2平衡常数
已转化了某反应物的量
反应前该反应物的量
3．转化率 a＝ 为平衡转化率）
×100％（工业上为实际转化率本书
6-2平衡常数
K与转化率a的关系 1．化学平衡状态是反应进行的最大限度。某反应 物在给定条件下，平衡时具有最大转化率。平衡转 化率即指定条件下的最大转化率。
2．两者都可表示反应的程度，但K抽象、a具体，
求在 1073 K (800°C)时反应的平衡常数
6-2平衡常数
解 根据上述数据可以计算 H = 6×(–241.82 ) + 4×90.25 – 4×(-46.11 ) – 0 = – 905.48 kJ· -1 mol S = 6×188.72 + 4×210.65 – 4×192.3 – 5×205.03 = 180.57 J· -1· -1 mol K G = H – T S = – 905.48 – 1073 ×180.57 ×10-3
Kp
[ p NH 3 ]2 [ pH 2 ]3 [ p N 2 ]
1.56 10 15 ( Pa 2 )
K
[ p NH 3 / p ]2 [ pH 2 / p ] [ p N 2 / p ]
3
1.56 10
5
标准平衡常数无量纲，数值上与经验平衡常数 往往不同。
内容：如果某反应可以由几个反应相加（减）得
到，则该反应的平衡常数等于几个反应平衡
常数之积（商）。
证明：反应（3）=反应（1）+反应（2）
6-2平衡常数
rG3 rG1 rG2
RT ln K RT ln K RT ln K
3 1 2 3 1 2 2
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1. 经验平衡常数定义
在一定温度下，可逆反应达到平衡时， 生成物的浓度幂的乘积与反应物的浓度 幂的乘积之比是常数，这个常数称为经 验平衡常数。（幂次为反应方程式中计 量数）
aA + bB gG +hH
则
[G ]g [H]h [A]a [B]b
K
经验平衡常数
2. 浓度平衡常数和压力平衡常数的关系
对于气体反应： aA (g) + bB (g)
a. 平衡常数是衡量化学反应进行所能达到 限度的特征常数。 对于同一类型反应，在给定条件下，K 值越大，生成物的浓度越大，表明反应 进行得越完全。
b. 对于同一反应，温度不同，K值不同。 K值与温度有关，但不随浓度而变。
4. 书写平衡常数表达式时的注意事项
• 规定将生成物的平衡浓度幂的乘积作分子项，反 应物的平衡浓度幂的乘积作分母项。
H2
CO
1 0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006
(1473K平衡时)
H2O
[CO][ H 2O] [CO2 ][ H 2 ]
0.006
2.3
2 0.01 0.02 0 0 0.022 0.00122 0.0078 0.0078 2.3
3 0.01 0.01 0.001 0 0.0041 0.0041 0.0069 0.0059 2.4 4 0 0 0.02 0.02 0.0082 0.0082 0.0118 0.0118 2.1
无机化学
第6章 化学平衡常数
杨骏 化学化工学院
§6-1 化学平衡状态
一、可逆反应
1. 不可逆反应 反应物（或反应物之一）会消耗尽，几 乎全部转化为生成物，这样的反应叫做 不可逆反应。 例如：HCl + NaOH = NaCl + H2O
2. 可逆反应
在一定条件下，一个化学反应一般既可 按反应方程式从左向右进行，又可以从 右向左进行，这样的化学反应叫做可逆 反应。 • 例如：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) • 从左向右进行的反应定为正反应; • 从右向左进行的反应定为逆反应。
二、化学平衡
1. 化学平衡状态 在可逆系统中，正反应和逆反应的速率相等时 反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状 态，称为化学平衡状态。
2. 反应系统的化学平衡状态具有的特点： （1）系统的组成不再随时间而变。(标志) （2）是动态平衡。ν+ = ν - ≠ 0 (条件、前提) （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。 （4）可逆反应的最大限度。 （5）是暂时的、有条件的相对平衡。
CO2(气)
压力: 打开啤酒瓶压力减少,平衡向气体计量系数增加 方向移动。
温度: 升高温度，平衡向吸热方向移动。
§6-2 平衡常数
一、经验平衡常数
CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g)的实验数据
编 起始浓度/mol·L-1
平衡浓度/ mol·L-1
号 CO2 H2 CO H2O CO2
gG (g) +hH (g)
Kc
[G ]g [H]h [A]a [B]b
，K
为浓度平衡常数
c
Kp
(pG (pA
)g )a
(pH (pB
)h )b
，Kp为压力平衡常数
2. 浓度平衡常数和压力平衡常数的关系
对于气体反应： aA (g) + bB (g)
gG (g) +hH (g)
Kc
[G ]g [H]h [A]a [B]b
• 注:K是无量纲的量
aA(aq)+bB(aq) gG(aq)+hH(aq)
K
(
[G ] c
)g (
[H] c
)h
(
[ A] c
)a (
[B] c
)b
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
K
([Sn 4 ]/c )([ Fe2 ]/c )2 ([Sn 2 ]/c )([ Fe3 ]/c )2
，K
为浓度平衡常数
c
Kp
(pG (pA
)g )a
(pH (pB
)h )b
，Kp为压力平衡常数
因为pV nRT,即：p cRT
所以K p
[G]g [H ]h [ A]a[B]b
(RT)gh (RT)ab
Kc (RT)n
n (g h) (a b)
K p Kc (RT)n
3. 平衡常数的意义
3. 勒·沙特列原理 (Le Chatelier1850-1936)
• 改变平衡系统的外界条件时，平衡向着减弱这一改 变的方向移动。（也称为化学平衡移动原理）。
• 浓度：增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动；
• 压力：增加压力，平衡向气体计量系数减小方向移 动；
• 温度：升高温度，平衡向吸热方向移动。 注意： • 这个平衡移动原理只适用于原来处于平衡状态的系
Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
K= [CrO42-]2[H+]2 [Cr2O72-]
二、平衡转化率
某一反应物的平衡转化率是指化学反应 达平衡后，该反应物转化为生成物的百 分数，是理论上能达到的最大转化率。
某反应物的消耗量
该反应物的起始量100%
若反应前后体积不变
某反应物浓度的消耗值
该反应物起始浓度值 100%
对于气体反应：
某反应物分压的消耗值
该反应物起始压力值 100%
三、标准平衡常数定义
• 平衡时相对分压：平衡分压pi（以Pa为单位） 除以标准态压力p（101325Pa）；
• 平衡时相对浓度：平衡浓度除以标准态浓度 c(1mol/L)。
• 计算平衡常数时，若某组分为气态物质，则平 衡分压pi（以Pa为单位）先除以标准态压力p （101325Pa）；若某组分以溶液形式存在， 则其平衡浓度先除以标准态浓度c (1mol /L) , 所得的平衡常数为标准平衡常数K。
统，而不适用于非平衡系统； • 不仅适用于化学系统，也适用于相平衡系统。
例：请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象， 打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大 量泡沫。
例：请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象，
打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大
量泡沫。
溶解平衡 CO2(溶液)
• 要与反应方程式的书写形式相符合。
N2+3H2 1/2N2+3/2H2
2NH3 NH3
K1=
[NH3]2 [N2][H2]3
K2=
[NH3] [N2]1/2 [H2]3/2
即K1≠K2 而是K1＝K22
• 反应中有固体、纯液体或溶剂不写进平衡常数 表达式中。
CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g) K=[CO2]