化学反应进行程度
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§2 化学反应进行的程度
2.1 化学平衡
（一）定义
• 一定条件下,密闭容器中,当可逆反应的
正反应速率和逆反应速率相等时,反应系 统所处的状态称之为化学平衡.
• 在恒温恒压且非为体零积的功情,况下
当化学反应 rG的 m=0 时,反应系统所 处的状态称之为衡化 . 学平
贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕
其值越负，反应 行正 的向 程进 度就越大。
• 利用此式可以通学 过函 热数 力计k算
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
5
只怕一日曝十日寒 与君共勉
6. 用2-9式计算时应该注意的问题：
（1） k 与化学方程式的写法有关。
例如： N2(g)+ 3H2(g)
2NH3(g)（Ⅰ)
k
1
1 N2(g) +3 H2(g)
利用公式
ln k rGm (T ) RT
(2 9)
• 已知 : k , 求
rG
m
,
转化率
.(见
P63
)
• 已知 : rGm , 求 k 以及各物质的平衡组分 .
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
例:求 298K 时反应2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) 的K .
(Ⅰ ) lnk2
=－rGm,2(T) RT
(Ⅱ )
k =k •k lnk3=－rG R m,3T(T) (Ⅲ )
3
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
多重平衡规则：如果某个反应可以表示为两个或更
多个反应的总和,则总反应的标准平衡常数就等
于各反应标准平衡常数的乘积.
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
* 2.3 化学平衡的计算
k=[[c ce e(q (qG A ))//c c ]]g a[[c ce e(q (qD B ))//c c ]]b d (2)
k 是无量纲的纯数
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
2
只怕一日曝十日寒 与君共勉
2. K 和 Q 的关系 K ：平衡状态 Q ：任意态
反应达到平衡状态：K = Q
3.书写 k 表达式时应注意的问题 •气体、溶液写出平衡分压,平衡浓度
k
[ p eq ( CO 2 ) [ p eq ( CO ) /
/ p p ]
]
[ p eq ( H 2 ) / [ p eq ( H 2O ) /
p ] p ]
( y p / p )( y p / p )
( 2.0
5 y
p/
p
5 )( 3 .0
y
p/
p
)
5
5
y2
1.0
( 2 .0 y )( 3 .0 y )
y 1.2
co的转化率 = (1.2/2) x 100% = 60%
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
例：300 K时, 9.20 g N2O4按反应 N2O4 (g) 2 NO2 (g) 分
解，达到平衡时，体系体积为 2.95 dm3，压力为100 kPa。
(1)求转化率；
已知ΔfG(SO2) = –300.2 kJ·mol –1 ΔfG(SO3) = –371.1 kJ·mol –1
解：ΔrG = 2ΔfG(SO3) – 2ΔfG(SO2)
= [2(–371.1) – 2(–300.2)]
= –141.8 kJ·mol–1
lnK rGm 14.1 810357.23 RT 8.31 4298
•反应式中若有固态,液态纯物质,表达式中不列出
•稀溶液中的溶剂(如水)在表达式中不列出 例:
MnO2(s)+ 4H+(aq)+ 2Cl-1(aq) Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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4. k 的意义
• k是反应正向进行程 理度 论的 标,志 k值越大 ,产物的浓度或分压 大,就增 反应正向进行的程 越度 大. 就
解: (1) 设 N2O4分解了x mol
反应前 nN2O4 = 9.20/92 = 0.10
开始(mol)
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
0.10
0
平衡(mol) 0.10 - x
2x
平衡时总物质的量为:
0.10 + x = p总V/RT = (100×2.95)/8.314×300 = 0.12 x = 0.02(mol)
贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕
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一日曝十日寒 与君共勉
*5. k的求法
热力学等温方程式: r G m ( T )= r G m ( T ) + R lQ n T 反应达到平衡时:ΔrGm(T) =0 (1)
K = Q
(2)
lnk－ rGm (T)
RT
(29)
• 表明k了 与rGm 的关系r， Gm 也是反应进行的 志理 ，
K 7 .2 12 04
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
例：已知反应 CO(g) + H2O(g) CO2(g)+H2(g)
在1123K时 kө = 1.0，现将2.0mol CO和3.0molH2O(g) 混合，并在该温度下达到平衡，试计算CO的转化率。 解：设达到平衡时 CO已转化的量为y
1
一日曝十日寒 与君共勉
2.2 标准平衡常数和多重平衡规则 (一) 标准平衡常数 K 1. 数学表达式
aA(g)+bB(g) gG(g)+dD(g) k=[[p pe e(q (q G A ))//p p ]]g a[[p pe e(q (qD B ))//p p ]]b d (1)
aA(aq)+bB(aq) gG(aq)+dD(aq)
NH3(g)
(Ⅱ)
k
2
2
2
k 1 =(k 2)2
(2) k只是温度的函.数
k是一定温度下反应的性特常数,
它与 P起,C起及贵有P恒e何q必,三C更e眠q五无 更起关 ，最.无益
6
只怕一日曝十日寒 与君共勉
（二）多重平衡规则
假设有3个反应： 反应(3)=反应(1)+反应(2)
lnk1
=－rGm,1(T) RT
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)
n起/mol
2.0 3.0
00
n变/mol
y
y
yy
n平/mol 2.0–y 3.0-y
yy
Xi(平） (2.0-y)/5 (3.0-y)/5 y/5 y/5
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
各物质的平衡分压为：
P c e 2 o q . 0 5 y p P H e 2 O ( g q ) 3 . 0 5 y p P C e 2 ( g ) q O 5 y p P H e 2 ( g ) q 5 y p
2.1 化学平衡
（一）定义
• 一定条件下,密闭容器中,当可逆反应的
正反应速率和逆反应速率相等时,反应系 统所处的状态称之为化学平衡.
• 在恒温恒压且非为体零积的功情,况下
当化学反应 rG的 m=0 时,反应系统所 处的状态称之为衡化 . 学平
贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕
其值越负，反应 行正 的向 程进 度就越大。
• 利用此式可以通学 过函 热数 力计k算
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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6. 用2-9式计算时应该注意的问题：
（1） k 与化学方程式的写法有关。
例如： N2(g)+ 3H2(g)
2NH3(g)（Ⅰ)
k
1
1 N2(g) +3 H2(g)
利用公式
ln k rGm (T ) RT
(2 9)
• 已知 : k , 求
rG
m
,
转化率
.(见
P63
)
• 已知 : rGm , 求 k 以及各物质的平衡组分 .
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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例:求 298K 时反应2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) 的K .
(Ⅰ ) lnk2
=－rGm,2(T) RT
(Ⅱ )
k =k •k lnk3=－rG R m,3T(T) (Ⅲ )
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多重平衡规则：如果某个反应可以表示为两个或更
多个反应的总和,则总反应的标准平衡常数就等
于各反应标准平衡常数的乘积.
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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* 2.3 化学平衡的计算
k=[[c ce e(q (qG A ))//c c ]]g a[[c ce e(q (qD B ))//c c ]]b d (2)
k 是无量纲的纯数
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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2. K 和 Q 的关系 K ：平衡状态 Q ：任意态
反应达到平衡状态：K = Q
3.书写 k 表达式时应注意的问题 •气体、溶液写出平衡分压,平衡浓度
k
[ p eq ( CO 2 ) [ p eq ( CO ) /
/ p p ]
]
[ p eq ( H 2 ) / [ p eq ( H 2O ) /
p ] p ]
( y p / p )( y p / p )
( 2.0
5 y
p/
p
5 )( 3 .0
y
p/
p
)
5
5
y2
1.0
( 2 .0 y )( 3 .0 y )
y 1.2
co的转化率 = (1.2/2) x 100% = 60%
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例：300 K时, 9.20 g N2O4按反应 N2O4 (g) 2 NO2 (g) 分
解，达到平衡时，体系体积为 2.95 dm3，压力为100 kPa。
(1)求转化率；
已知ΔfG(SO2) = –300.2 kJ·mol –1 ΔfG(SO3) = –371.1 kJ·mol –1
解：ΔrG = 2ΔfG(SO3) – 2ΔfG(SO2)
= [2(–371.1) – 2(–300.2)]
= –141.8 kJ·mol–1
lnK rGm 14.1 810357.23 RT 8.31 4298
•反应式中若有固态,液态纯物质,表达式中不列出
•稀溶液中的溶剂(如水)在表达式中不列出 例:
MnO2(s)+ 4H+(aq)+ 2Cl-1(aq) Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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4. k 的意义
• k是反应正向进行程 理度 论的 标,志 k值越大 ,产物的浓度或分压 大,就增 反应正向进行的程 越度 大. 就
解: (1) 设 N2O4分解了x mol
反应前 nN2O4 = 9.20/92 = 0.10
开始(mol)
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
0.10
0
平衡(mol) 0.10 - x
2x
平衡时总物质的量为:
0.10 + x = p总V/RT = (100×2.95)/8.314×300 = 0.12 x = 0.02(mol)
贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕
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*5. k的求法
热力学等温方程式: r G m ( T )= r G m ( T ) + R lQ n T 反应达到平衡时:ΔrGm(T) =0 (1)
K = Q
(2)
lnk－ rGm (T)
RT
(29)
• 表明k了 与rGm 的关系r， Gm 也是反应进行的 志理 ，
K 7 .2 12 04
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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例：已知反应 CO(g) + H2O(g) CO2(g)+H2(g)
在1123K时 kө = 1.0，现将2.0mol CO和3.0molH2O(g) 混合，并在该温度下达到平衡，试计算CO的转化率。 解：设达到平衡时 CO已转化的量为y
1
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2.2 标准平衡常数和多重平衡规则 (一) 标准平衡常数 K 1. 数学表达式
aA(g)+bB(g) gG(g)+dD(g) k=[[p pe e(q (q G A ))//p p ]]g a[[p pe e(q (qD B ))//p p ]]b d (1)
aA(aq)+bB(aq) gG(aq)+dD(aq)
NH3(g)
(Ⅱ)
k
2
2
2
k 1 =(k 2)2
(2) k只是温度的函.数
k是一定温度下反应的性特常数,
它与 P起,C起及贵有P恒e何q必,三C更e眠q五无 更起关 ，最.无益
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（二）多重平衡规则
假设有3个反应： 反应(3)=反应(1)+反应(2)
lnk1
=－rGm,1(T) RT
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)
n起/mol
2.0 3.0
00
n变/mol
y
y
yy
n平/mol 2.0–y 3.0-y
yy
Xi(平） (2.0-y)/5 (3.0-y)/5 y/5 y/5
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
各物质的平衡分压为：
P c e 2 o q . 0 5 y p P H e 2 O ( g q ) 3 . 0 5 y p P C e 2 ( g ) q O 5 y p P H e 2 ( g ) q 5 y p