化学平衡与标准平衡常数

1 H 2 1 I 2 (g) 2 (g) 2
HI(g)
K2
[ p(HI) / p ] 1/2 ( ) K2 K 1 1/ 2 1/ 2 [ p(H 2 ) / p ] [ p(I 2 ) / p ]
2HI(g) H2 (g) I2 (g)
K3
[ p ( H 2 ) / p ][ p ( I 2 ) / p ] -1 K3 =( ) K 1 2 [ p ( HI ) / p ]
[ p(HI) / p ]2 K [ p(H 2 ) / p ][ p(I 2 ) / p ]
对于一般的化学反应：
aA(g) bB(aq) cC(s)
K
xX(g) yY(aq) zZ(l)
pX / p x cY / c y pA / p a cB / c b
例如：化学反应计量式 (1) C(s) + CO2(g) +2Cl2(g) 可由 (2) C(s) + CO2(g) 和 (3) CO(g) + Cl2(g) 2CO(g)
2COCl2(g)
COCl2(g)线性组合
即： (1) = (2) + 2×(3) 2 [ p(COCl2 ) / p ] K1 [ p(CO 2 ) / p ][ p(Cl 2 ) / p ]2
百度文库
2HI(g)系统的组成
开始时各组分分压p/kPa 平衡时各组分分压p/kPa
1 2 3 4 5 6
p(I2) p(HI) 9.92 95.72 7.26 90.54 13.57 97.88 18.17 102.64 6.627 48.85 2.877 21.23
[ p(HI) ]2 p(H 2 ) p(I 2 )
54.72 54.60 53.98 54.49 54.34 54.45
[ p(HI) ]2 常数 ——实验平衡常数 p( H 2 ) p( I 2 )
热力学中的平衡常数为标准平衡常数， 用 K 表示。 热力学中规定，平衡时各物种均以各自 的标准状态为参考态。
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2 标准平衡常数的计算
3 平衡组成的计算
1 标准平衡常数表达式
实验证明，可逆反应达平衡后，参加反 应的各物种的浓度或分压之间存在着一定的 数量关系。 例如：在425℃，反应：
H2 (g) I 2 (g) 2HI(g)
达平衡时，尽管氢气和碘蒸气的初始分压不 同，平衡时各物种分压也不同，但
[ p(HI) ]2 常数，见表4-1。 p( H 2 ) p( I 2 )
表4-1 425.4℃ H2 (g) I 2 (g) p(H2) 64.74 65.95 62.02 61.96 0 0 p(I2) p(HI) 57.78 0 52.53 0 62.51 0 69.49 0 0 62.10 0 26.98 p(H2) 16.88 20.68 13.08 10.64 6.627 2.877
判断反应程度
K 愈大，反应进行得愈完全； K 愈小，反应进行得愈不完全； K 不太大也不太小(如 10-3< K <103), 反应物部分地转化为生成物。
预测反应方向
反应商：
对于一般的化学反应：
aA (g)+ bB(aq)+cC(s) 任意状态下： xX(g)+yY(aq)+zZ(l)
[ pi (X) / p ] [ci (Y) / c ] J a b [ pi (A) / p ] [ci (B) / c ]
H2 (g) I2 (g) 2HI(g) 同样条件下，密闭容器中充入碘化氢 2HI(g) H2 (g) I2 (g)
可逆反应，记作： H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
可逆反应
大多数化学反应都是可逆的。例如：
c /(mol L1 )
t/s 0
H2 (g) I 2 (g)
0.0100
2HI(g)
0
r正×107 r逆×107 mol L s
1 1
0.0100
76.0
0
2000
4850
0.00397 0.00397
0.00213 0.00213
0.0121
0.0157
12.0
3.45
2.04
3.43
反应开始：c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0, r正较大,r逆为 0； 反应进行：c(H2),c(I2)减小,r正减小,c(HI)增大,r逆增大； 某一时刻：r正= r逆，系统组成不变，达到平衡状态。
[ p(CO) / p ]2 K2 p(CO 2 ) / p
* 在标准平衡常数表达式中，各物种的浓度 或分压必须是平衡时的浓度或分压。 K 是量纲一的量。 K 是温度的函数，与浓度、分压无关。 * 标准平衡常数表达式必须与化学反应计量 式相对应。
H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
K1
[ p(HI) / p ]2 K1 [ p(H 2 ) / p ][ p(I 2 ) / p ]
def
x
y
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。
2 标准平衡常数的计算
1). 多重平衡规则
若某一个(总)化学反应计量式是由多个化 学反应的计量式经线性组合所得，则这个(总) 化学反应的标准平衡常数等于组合前的各化 学反应的标准平衡常数的积(或商)。
L-1· s-1) r/(mol·
H2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
r正 r逆
化学平衡：
在一定条件下，可逆反应处于化学 平衡状态：
r正=r逆≠0
特征： （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。
§3.4.2 标准平衡常数
1 标准平衡常数表达式
§ 3.4 化学平衡与标准平衡常数
§3.4.1 可逆反应与化学平衡
§3.4.2 标准平衡常数
§3.4.1 可逆反应与化学平衡
1 2 可逆反应 化学平衡状态
可逆反应
有些反应反应物转化为产物非常彻底，
2 例如： 2KClO3 (s) MnO 2KCl(s) 3O2 (g)
——不可逆反应 大多数化学反应都是可逆的。例如： 在一定温度下，密闭容器中氢气和碘蒸气