【中国农业大学CAU考研 无机化学】第三章 化学平衡2

一定温度下，增大反应物浓度或减小产物浓度， 平衡向正反应方向移动；反之，平衡向逆反应方 向移动。
在平衡体系中增大反应物浓度或减小产物浓度时 ，反应商Q减小，使Q＜KӨ。平衡向正方向进行 ，即平衡向右移动。
CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) 在生产中加入过量的水？ N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 在生产中加入过量的N2?
反应(3) ΔrGmӨ(3) ＝ － G是状态Δ函r数Gm，Ө具(R1加)T合l+nKΔ性r3GӨmӨ(2) ＝
ΔrGmӨ(3)
K1Ө × K2Ө ＝ K3Ө
多重平衡原理：若一个反应是另几个反应 之和，则该反应的标准平衡常数等于同温 度时各分步反应标准平衡常数之积。
化学中常用多重平衡概念间接求一些反应的平衡 常数。
勒夏特列
Henri Louis Le Chatelier 1850-1936 法国化学家，教育家
“如果你大学毕业后不再 从事与化学有关的工作， 也许你已经忘记了大学所 学的所有化学原理和公式 。但是，有一个原理你不 应当忘记，那就是勒夏特 列原理。”
鲍林《大学化学》
勒夏特列原理
“如果对一个已经平衡的体系施以外力，引起 决定平衡的某一因素发生变化，这时候平衡才 会移动，而且平衡将向减少外来影响的方向进 行。”
1.2×1090
3.3 化学平衡的移动
●任何化学平衡都是在一定温度、压力、浓度条 件下的暂时的动态平衡。
●一个已经达到化学平衡的反应体系，一旦反应 条件发生变化，原有的平衡状态就被破坏，而向 另一新的平衡状态转化。
影响化学平衡的主要因素： 浓度、温度、压力。 可积极控制实验条件，使平衡向期望的方向 移动。
如合成氨反应：N2 + 3H2
1. 浓度对化学平衡的影响
➢一定温度T下，某化学反应的K值是一个不随浓 度变化的恒量，而反应商Q值则随浓度不同而变化 。
➢ 浓度的变化导致体系的ΔG发生变化，从而会导 致反应进行的方向发生变化。
➢ 由Q/K比值即可判断化学平衡移动的方向。
H2和I2 化合的反应商Q 和反应的方向
状态 （1） （2） （3）
K1Θ
p(CO) p(O2 ) /
/ pΘ
pΘ
1 2
K
Θ 2
p(CO)
p(CO2 ) / pΘ / pΘ p(O2 )
/
pΘ
1 2
K3Θ
p(CO2 ) / pΘ p(O2 ) / pΘ
反应(1) ＋ 反应(2) ＝ 反应(3)，
所以:
K3Ө ＝ K1Ө × K2Ө
如果反应方程式在加减过程中存在1以外的系数，则 K 有对应的方次。
● 一个物质同时在几个平衡关系式中出现，它 的浓度(分压)只有一个值，并且满足各个平衡式 及总平衡式。
(1) BaCO3(s)
Ba2+ (aq) + CO32–(aq)
K1Ө
(2) BaSO4(s)
Ba2+ (aq) + SO42–(aq)
K2Ө
(3) BaCO3(s) + SO42–(aq) K3Ө
3.2 多重平衡 3.3 化学平衡的移动
3.2 多重平衡
多重平衡：化学平衡系统中，同时存在两个或两个 以上平衡，并且互相联系在一起，其中有些物质同 时参加多个化学反应。
如，有一系统存在如下平衡：
① CO2(g) + H2(g) K1Ө ② CoO(s) + 2H2(g) K2Ө ③ CoO(s) + CO(g)
例：已知一定温度下，下列反应的标准平衡常数
(1) Mg(OH)2(s) = Mg2+ + 2OH– K1
(2) NH3 + H2O = NH4+ + OH– K2 (3) Mg(OH)2(s) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3 + 2H2O K求3 ：K1 ， K2 ， K3 之间的关系
(3) ＝ (1)－2 × (2)
K3 ＝ K1 /{K2 }2
例：在煤气反应炉中，同时发生下列两个反应：
2C + O2 = 2CO
①
K1Ө = 1.6 × 1048
C + O2 = CO2
②
K2Ө = 1.4 × 1069
求： ③
2CO + O2 = 2CO2 的K3Ө
解: 方程③ ＝ 2 × 方程② – 方程①
K3Ө = (K2Ө )2 / K1Ө =
（4） 0.22 0.22 2.56 135 Q > K 逆向
（5） %
1.22
Байду номын сангаас
0.22 1.56 9.07 Q < K 正向 13 73 *转化率( ) = （反应掉的量 / 起始量）× 100
结论：1 Q/K 的比值，决定反应进行的方向；
2 Q 与 K 的差距，预示了平衡移动的多少；
3 增加一种反应物的浓度，可提高另一种反应物的转化率；
CO(g) + H2O(g) 2Co(s) + 2H2O(g)
Co(s) + CO2(g)
多重平衡规则推导:可利用热化学定律通过
ΔrGө的加和关系导出平衡常数之间的关系式
。若:
反反应应1(＋1) 反Δ应rG2m＝Ө反(1)应＝3 － RTlnK1Ө
反应(2) ΔrGmӨ(2) ＝ － RTlnK2Ө
起始浓度 (mol/dm3) (H2) (I2) (HI) 1.00 1.00 1.00
1.00 1.00 0.001
0.22 0.22 1.56
Q
1.00 1.0 ×-610 50.3
Q与K Q<K Q<K Q=K
自发反 应方向
正向
转化率(%)* H2, I2 67 67
正向 78 78
平衡 0 0
BaSO4 (aq) + CO32–(aq)
三个平衡之间的关系为： 反应1 ＝ 反应2 ＋反应3 则： K1Ө ＝ K3Ө × K2Ө
例: 在同一个容器中发生下面的反应：
(1) C(s)＋ ½ O2(g) ＝ CO(g) (2) CO(g)＋ ½ O2(g) ＝ CO2(g) (3) (3) C(s)＋ O2(g) ＝ CO2(g)
2. 压力对化学平衡的影响
压力的变化对没有气体参加的反应影响不 大，压力对固体和液体的体积影响极小。
有气态物质参加或生成的可逆反应，在定 温条件下，改变系统的总压力，则可能引 起化学平衡的移动。
1) 反应前后气体分子总数不等( ν(B，g) 0)的 反应，增加系统总压力，平衡向气体物质的量 减小的方向移动。降低系统总压力，平衡向气 体物质的量增加的方向移动。