大学化学 第三章 化学平衡[精]

为常数，不写入平衡常数表达式。
例： NH4+ + H2O
NH3·H2O + H+
K{cNH 3H2O/c}{cH /c} {cNH 4 /c }
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例： 800℃时，反应CO(g)+ H2O(g) = CO2(g)+ H2(g),K =1,反应开始时CO的浓度为2mol/L, H2O 的浓度为3mol/L，求平衡时各物质 的浓度及CO的转化率。
K 7.8 3 2 3.9 22.4 01 0 4
100 100
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3. 反应商Q
系统处于任意状态时，可逆反应：
a A (g) + d D(aq) gG(g) + h H(aq)
Q = (pG/p)g(cH/c )h (pA/p)a(cD/c )d
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三、范托夫等温方程
等温等压下：
rG m (T ) rG m (T ) R T ln Q
此式称为范托夫等温方程式。
平衡状态时，Q = K ，ΔrGm= 0，则：
△rGm = - RT ln K 此式为热力学对标准平衡常数的定义。
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等温方程式可写成：
{pN2O4 /p } {pNO2 /p }2
{pNO2 /p } {pN2O4 /p }1/2
K1 = 1/ K2= (K3 )2
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③纯固体、纯液体的浓度或分压不写入平 衡பைடு நூலகம்数的表 达式。例：
CaCO3 (s) CaO(s) +CO2(g) K = ④p在CO稀2/p水溶液中进行的反应，水的浓度视
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例: ⑴ 2BrCl(g)
Cl2(g) + Br2(g) K1 =0.45
⑵ Br2(g) + I2(g)
衡态是反应达到的最大程度。 3.化学平衡是有条件的平衡。
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二、 标准平衡常数
可逆反应：
a A (g) + d D(aq) gG(g) + h H(aq) 平衡时，等温等压下，热力学推导证明：
K=
(pG/p)g(cH/c )h (pA/p)a(cD/c )d
K －标准平衡常数
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正确书写平衡常数表达式
①c、p分别为平衡状态下的浓度和分压。
②平衡常数与反应式的写法有关。如
N2O4(g ) 2NO2(g) 1/2 N2O4(g )
2NO2(g) K1 N2O4(g ) K2
NO2(g) K3
{pNO2 /p }2 {pN2O4 /p }
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例：
（1）试判断标准状态，380K条件下， Ag2CO3（s）是否分解；
（2）计算Ag2CO3(s)分解反应的K (380K)； （3）T=380K，P(CO2)=1KPa时， Ag2CO3
（s）是否分解？
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四、多重平衡规则
如果某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 个反应平衡常数之积（或商）。这种关系 就称为多重平衡规则。
Q－反应商
pA、pG－相应物质任意时刻的分压 cD、cH－相应物质任意时刻的浓度 14
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注意：
①K 只能表达平衡状态时，系统内各物质 之间的数量关系；Q则能表示反应进行到 任意时刻时系统内各物质之间的数量关系
②平衡状态时，K = Q
③K 与Q的关系是讨论化学平衡移动（反 应自发进行的方向）的依据。
第三章 化学平衡
3.1 化学平衡 3.2 化学平衡的移动
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学习要求：
1.掌握不同反应类型的标准平衡常数表达式， 并能理解化学平衡的移动
2.掌握标准平衡常数与标准吉布斯自由能变 的关系
3.掌握有关化学平衡的计算，包括运用多重 平衡规则进行的计算
4.掌握温度、平衡常数、焓变、熵变和吉布 斯自由能变之间的关系
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§3. 1 化学平衡
一、 可逆反应
在同样的条件下，既可向正方向进行 又可向逆方向进行的反应称为可逆反应。
例： a A + d D
gG + hH
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初始： 平衡：
v正 > v逆 v正 = v逆
平衡态的特点： 1. v正 = v逆 （动态） 2. 反应物和产物的浓度不再改变。平
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
解：查表 -300.4 0
1
- 370.4 kJ . mol –
△G代=入2(：-370△.4G)–2=(-3-0R0T.4)l=n -K140 kJ . mol –1
lnK = -140×1000 / - 8.314×298 = 56.51
K = 3.48 × 1024
△rGm =
- RT ln K
+ RT lnQ = R T ln Q
K
任意状态下的化学反应方向的判据：
Q < K ，△G < 0 , 正反应自发进行。
Q > K ，△G > 0 , 逆反应自发进行。 Q = K ，△G = 0 , 反应达平衡。
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例：求下列反应在25℃时的K .
求反应 的平衡常数K .
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解： NH4CO2NH2（s）
2NH3(g) + CO2(g)
K (p N H 3/p)2(p C O 2/p)
根据反应式，pNH 3 2pCO 2
2 pNH 3 1.1 75 37.8(3kP) a
1 pCO 2 1.1 7 533.9(2 kP ) a
解： CO + H2O
初: 2
3
平: 2-x 3-x
CO2 + H2
0
0 mol·L-1
x
x
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K cCO2 cH2 =
x2 1
cCO cH2O (2x)(3x)
x = cCO 2 cH2 1.2 (mol/L)
c CO = 2 - 1.2 = 0.8 mol/L
c H 2O = 3 - 1.2 = 1.8 mol/L
CO 的转化率 = ( 1. 2 / 2 )×100% = 60%
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例 ：已知氨基甲酸铵NH4CO2NH2 在蒸发时 完全解离为氨和二氧化碳：
NH4CO2NH2（s）
2NH3(g)+CO2(g)，
测得在25℃平衡时气体的总压力11.75kPa，