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第六章 化学平衡常数

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化学平衡常数

化学平衡常数


质的浓度平衡是:[N2]=3mol· L-1, [H2]=9mol· L-1,
[NH3] =4mol· L-1求该反应的平衡常数和N2、H2
的初始浓度。
解：①求平衡常数Kc Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
②求N2、H2的初始浓度。
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
A. 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)
Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s)
可逆性显著
可逆程度小
B.只有极少数反应是“不可逆的”（单向反应）
第六章
化学平衡常数
§6.1 化学平衡状态
平衡时 [NO2]2 /[N2O4]不变， 即达到一个“常数”—称为“平衡常数” （K） N2O4(g) 2 NO2(g)
K = [NO2]2 /[N2O4]
= 0.37 （373 K）
第六章
化学平衡常数
§6.2 平衡常数
2. 定义：在一定温度下，无论从正反应开始， 还是从逆反应开始，或者从混合物开始，尽管平 衡时各物质浓度不同，但当可逆反应达到平衡时，
§6.1 化学平衡状态
6.1.1 化学平衡
一、 可逆反应 1. 定义
(Chemical Equilibrium)
在同一条件下（温度、压力、浓度等） ，
既能正向进行又能逆向进行的反应称可逆反
应。 任何一个方向的反应都不能进行到底的 化学反应。 H2（g）+ I2（g） 2HI(g)
无机化学答案

无机化学答案

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) + O2(g) = 2SO3(g)(2)NH4HCO3(s) = NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)(3)CaCO3(s) = CO2(g) + CaO(s)(4)Ag2O = 2Ag(s) + 1/2 O2(g)(5)CO2(g) = CO2(aq)(6)Cl2(g) + H2O(l) = H+(aq) + Cl-(aq) + HClO(aq)(7)HCN(aq) = H+(aq) + CN-(aq)(8)Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)(9)BaSO4(s) + CO32-(aq) = BaCO3(s) + SO42-(aq)(10)Fe2+(aq) + 1/2 O2(g) + 2H+(aq) = Fe3+(aq) + H2O(l)6-2已知反应ICl(g) = 1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) 在25℃时的平衡常数为Kθ= ×10-3，试计算下列反应的平衡常数：(1)ICl(g) = I2(g) + Cl2(g)(2)1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) = ICl(g)6-3 下列反应的Kp 和Kc之间存在什么关系？(1)4H2(g) + Fe3O4(s) = 3Fe(s) + 4H2O(g)(2)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)(3)N2O4(g) = 2NO2(g)6-4实验测得合成氨反应在500℃的平衡浓度分别为：[H2]=L ，[N2]=L ，[NH3]=L ，求标准平衡常数K θ、浓度平衡常数Kc以及分别用Pa 为气体的压力单位和用bar为气体的压力单位的平衡常数Kp。

6-5已知HCN = H+ + CN- K1θ= ×10-10NH3 + H2O = NH4+ + OH- K2θ= ×10-5H2O = H+ + OH-K3θ= ×10-14求反应NH3 + HCN = NH4+ + CN-的平衡常数Kθ。

第6章化学平衡常数

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

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 )]
无机化学第6章化学平衡常数

无机化学第6章化学平衡常数


H2
0.004 0.001 22
CO
0.006
H 2O
0.006
[CO ][H 2O] [CO2 ][H 2 ]
2.3 2.3 2.4 2.1
0.0078 0.0078 0.0069 0.0059 0.0118 0.0118
0.01 0.00 0 1 0 0.02 0.02
0.0041 0.004 1 0.0082 0.008 2
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) K1 H2(g)+Cl2(g) K2
求反应 4HCl(g)+O2(g) 衡常数。
2Cl2(g) +2H2O(g)的平
解： (2)2 4HCl(g) -) (1) 2H2O(g)
例：含有0.100 mo0.01mol/L Fe(NO3)3的溶液,发生 如下反应:Fe2+(aq)+Ag+(aq) Fe3+(aq)+Ag(s) 25℃时的标准平衡常数为2.98
(1)判断此条件下反应向哪一个方向进行. 解: 反应开始时的反应商:
（2）建立新的平衡关系
解：设需从容器中取走H2的浓度为xmol/L 2NH3 N2 +3H2
平衡时浓度/ mol/L:
1.00 0.50 改变浓度量/ mol/L： 0.20 0.20 3 -x 新平衡时浓度/ mol/L：1.20 1.10-x
2 2
0.50 - 0.20 2 0.10
0.50 0.10 3 0.50 1.00 ( 1.10 x )3 1.20 得x 0.94, nH 2 0.94 1.0 0.94mol
第六章 化学平衡常数

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 。
化学平衡常数

化学平衡常数



如果反应系统为一封闭系统，且反应在无非体 积功的条件下进行，则当ΣBvBμB＜0时，反应 可自动正向进行；当ΣBvBμB＞0时，反应反向 自动进行；当ΣBvBμB＝0时，系统达到化学平 衡状态。上述式中μB为反应系统在任一给定状 态下物质B的化学势。 定义 ，A称为化学反应的亲和势。 化学平衡的条件即为A＝0。 已经处于化学平衡的系统，如果环境条件发生 变化，则系统的平衡状态被破坏，系统的组成 发生变化，系统在新的条件下达到一个新的平 衡状态，这种情况称为平衡的移动。
§3.
浓度(concentration)对 化学平衡的影响
Байду номын сангаас

对于任意一化学反应，在等温下其自由 能变为：△rGm=RT㏑(Q/K) 如果反应商Q=K ， △rGm =0，反应达到平 衡态。如果增加反应物的浓度，将使 Q<K ，则 △rGm <0，即原有平衡将被破坏， 反应将自发正向进行，直到使Q=K ，反 应建立了新的平衡为止。反之，如果增 加生成物的浓度或减小反应物的浓度， 将导致Q> K ， △rGm >0，反应将逆向自 发进行，直至建立新的平衡为止。
温度、压力、惰性气体等因素的改变都可能引起 平衡的移动。简单描述为： ①只限一定条件下的可逆反应. ②正反应速率等于逆反应速率. ③反应混合物中各组成成分的摩尔分数或体积分 数保持不变. ④由正反应开始或从逆反应开始都可达到同一平 衡. ⑤已达平衡的系统,若稍改变条件(如浓度、温度、 压强等)则平衡立即被破坏,需重新建立新的平 衡
第六章 化学平衡常数
1. 化学平衡状态 2. 平衡常数 3. 浓度对化学平衡的影响 4. 压力对反应速率的影响 5. 温度对化学平衡的影响
§1. 化学平衡状态 (state of chemical equilibrium)
第六章 化学平衡常数(2012.9)

第六章 化学平衡常数(2012.9)

6.00×10-2
2.43
1.47
1.85
0.75
1.27
0.376
6.08×10-2
5.93×10-2 平均值 6.0×10-2
对于一般可逆反应：aA + bB 平衡时：
gG + hH
K 称为经验平衡常数或实验平衡常数。
上述的结果可表述为：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。 当(g+h)-(a+b)≠0时,实验平衡常数的量刚不等于1， 或者说它有单位。 K 的单位是: (mol· -3)(g+h)-(a+b) dm
二. 化学平衡及其特点
1、化学平衡状态
化学平衡状态是一个热力学概念，是指系统 内发生的化学反应既没有向正向进行的自发 性，又没有向逆向进行的自发性时的一种状 态。 在化学反应达到平衡时，反应物和生成物 的浓度或者分压都不再随时间延长而改变。 由此可知，平衡状态是在一定条件下化学反 应进行的最大限度。

如果：反应(3) = 反应(1) + 反应(2)
则：K3 K1 K2
q
q
q
如果：反应(4) = 反应(1) - 反应(2)
则：K4 K1 / K2
q
q
q
例：
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) 2NO2 (1) K1Ө N2O4 (2) K2Ө
(1)+(2)=(3)
2NO (g) +O2(g) K3Ө=K1Ө K2Ө N2O4 (g) (3)
平衡常数的获得除了由热力学计算 外，还可以通过实验测定。 实验平衡常数(经验平衡常数) —— 由实验得到的平衡常数。
第六章 化学平衡常数

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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
六章化学平衡常数

六章化学平衡常数


3 、 偶联反应的平衡常数
偶联反应：两个化学平衡组合起来，形成一 个新的反应。
若
反应1+反应2=反应3
则： △rG1θ+ △rG2θ =△rG3θ
把△rGθ = - RT ln Kθ 代入
得： K1θ× K2θ= K3θ
若 反应1-反应2=反应3
则： △rG1θ- △rG2θ =△rG3θ
K3θ= K1θ/ K2θ
=-32.98KJ·mol-1
lnKθ=-(-32.98) ×103/8.314×298 Kθ=5.83×105
（2） Kθ的 物理意义：
气相反应
K

P


液相反应

pi
i
p eq

pD p
pA p
d a
e
pE
p
pB p
b eq
（3）可逆反应的进行，必然导致化学平 衡状态的实现。
二、化学平衡及特征 1、化学平衡
化学平衡状态是一个热力学概念。
封闭体系，等温条件：
反应开始阶段 A + B → C + D
开始的自由能 反应中途的自由能
GA GB
0
自 由 能 递 降
自 由 能 递 降
自 由 能 递 增
GA’ + GB’ ＞ GC’ +
Kc = ∏(ci)υi = [D]d[E]e/([A]a[B]b) Kp= ∏(pi)υi = PDd.PEe/(PAa.PBb) Pi = (ni/V)RT=CiRT 代入Kp表达式
Kp = (pdDpeE)/(paApbB)
= {([D]d[E]e)/([A]a[B]b)}(RT)(d+e)-(a+b)
无机化学练习题(含答案)第六章化学平衡常数

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) + O2(g) = 2SO3(g)(2)NH4HCO3(s) = NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)(3)CaCO3(s) = CO2(g) + CaO(s)(4)Ag2O = 2Ag(s) + 1/2 O2(g)(5)CO2(g) = CO2(aq)(6)Cl2(g) + H2O(l) = H+(aq) + Cl-(aq) + HClO(aq)(7)HCN(aq) = H+(aq) + CN-(aq)(8)Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)(9)BaSO4(s) + CO32-(aq) = BaCO3(s) + SO42-(aq)(10)Fe2+(aq) + 1/2 O2(g) + 2H+(aq) = Fe3+(aq) + H2O(l)6-2: 已知反应 ICl(g) = 1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) 在 25℃时的平衡常数为 Kθ = 2.2×10-3，试计算下列反应的平衡常数：(1)ICl(g) = I2(g) + Cl2(g)(2)1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) = ICl(g)6-3: 下列反应的 Kp 和 Kc之间存在什么关系？(1)4H2(g) + Fe3O4(s) = 3Fe(s) + 4H2O(g)(2)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)(3)N2O4(g) = 2NO2(g)6-5: 实验测得合成氨反应在 500℃的平衡浓度分别为：[H2]=1.15mol/L ，[N2]=0.75mol/L ，[NH3]=0.261mol/L ，求标准平衡常数 Kθ、浓度平衡常数 Kc以及分别用 Pa 为气体的压力单位和用bar为气体的压力单位的平衡常数 Kp。

6-5已知HCN = H+ + CN- K1θ= 4.9×10-10NH3 + H2O = NH4+ + OH- K2θ= 1.8×10-5H 2O = H+ + OH- K3θ= 1.0×10-14求反应 NH3 + HCN = NH4+ + CN-的平衡常数 Kθ。

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

化学平衡常数

化学平衡常数
一、化学平衡常数(符号为K)
1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时， 生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比 值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常数(简 称平衡常数)，用符号K表示。 由于该常数是以浓度幂之 积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用KC表示。 2.数学表达式： 对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
一、化学平衡常数(符号为K) 3.书写平衡常数关系式的规则 1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度 不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定 不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶 液中各溶质的浓度。 如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=[CO2] CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=[CO]/([CO2] · 2]) [H 再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水 的浓度也不必写在平衡关系式中， 如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ K=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]
H2 +
起始浓度 (mol/L) 转化浓度 平衡浓度 0.01
I2
0.01
2HI
0
0.002
0.002
0.004
0.004 0.008 0.008 (0.004mol/L)2 =0.25 1、Kc= 0.008mol/L×0.008mol/L α＝0.002mol· -1/0.01mol/L-1×100%= 20％ L
2、 0.016mol/L 0.016mol/L
0.008mol/L
（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。

【知识解析】化学平衡常数

化学平衡常数1 概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是常数，这个常数为该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K 表示。

2 表达式对于可逆反应：a A （g ）＋b B （g ）c C （g ）＋d D （g ），用c 平（A ）、c 平（B ）、c 平（C ）、c 平（D ）分别表示各物质在化学平衡状态时的浓度，即平衡浓度。

其化学平衡常数表达式为K ＝()()()()C D A B c da b c c c c ⋅⋅平平平平，单位为（mol ·L -1）（c+d）-（a +b ）。

3 书写规则（1）在平衡常数表达式中，物质的浓度是指平衡时的浓度，而不是任意时刻物质的浓度。

（2）对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。

如C （s ）＋H 2O （g ）CO （g ）＋H 2（g ），K ＝()()()22CO H H O c c c ⋅平平平。

（3）对于在稀溶液中进行的反应，如果有水参与，水一般也不列入平衡常数表达式中。

如Cr 2O 2- 7（aq ）＋H 2O （l ）2CrO 2- 4（aq ）＋2H ＋（aq ），K ＝()()()2224227CrO H Cr Oc c c -+-⋅平平平。

（4）对于在非水溶液中进行的反应，若有水参与或生成，则水应列入平衡常数表达式中。

如CH 3COOH （l ）＋CH 3CH 2OH （l ）CH 3COOCH 2CH 3（l ）＋H 2O （l ），K ＝()()()()3232332CH COOCH CH H O CH COOH CH CH OH c c c c ⋅⋅平平平平。

名师提醒平衡常数表达式与化学方程式书写方式的关系1．对于同一个化学反应，由于化学方程式的书写方式不同，各反应物、反应产物化学式前的系数不同，平衡常数的表达式就不同。

一个化学反应的某一平衡常数表达式与该反应化学方程式的一种表示形式相对应，因此不能笼统地说某一反应的平衡常数的数值是多少。

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。

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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第六章 化学平衡常数本章总目标：1：了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义； 2：掌握有关化学平衡的计算； 3：熟悉有关化学平衡移动原理。

各小节目标： 第一节：化学平衡状态1：熟悉可逆反应达到平衡的特征——反应体系中各种物质的生成速率分别等于其消耗的速率，各种物质的浓度将不再改变。

2：了解平衡常数、平衡转化率这两个概念的意义。

第二节：化学反应进行的方向学会运用标准平衡常数判断化学反应的方向：Q K θ>时，反应向逆向进行。

Q K θ<向正反应方向进行。

Q K θ=时体系达到平衡状态。

第三节;标准平衡常数K θ与r m G θ∆的关系1：掌握化学反应等温式(ln r m r m G G RT Q θ∆=∆+)，当体系处于平衡状态的时候Q K θ=ln r m G RT K θθ⇒∆=-。

2：重点掌握运用公式r m r m r mG H T S θθθ∆=∆-∆进行热力学数据之间的计算。

第四节：化学平衡的移动1：熟悉温度、浓度、压强对化学平衡的影响， 2：熟练地根据条件的改变判断平衡移动的方向。

习题一 选择题1.可逆反应达平衡后，若反应速率常数k 发生变化，则标准平衡常数（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.一定发生变化B. 一定不变C. 不一定变化D. 与k 无关2.反应：2CO （g ）+O 2（g 2（g ）在300K 时的Kc 与Kp 的比值约 为（ ）A.25B.2500C.2.2D.0.043.反应的温度一定，则下列的陈述中正确的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.平衡常数能准确代表反应进行的完全程度B.转化率能准确代表反应进行的完全程度C. 平衡常数和转化率都能准确代表反应进行的完全程度D. 平衡常数和转化率都不能代表反应进行的完全程度4.相同温度下：2H2（g）+S2（g2S（g）Kp12Br2（g）+2H2S（g2（g）Kp2H2（g）+Br2（g）（g）Kp3则Kp2等于（）A. Kp1· Kp3B.（Kp3）2/ Kp1C. 2Kp1· Kp3D. Kp3/ Kp15.下列反应中，K˚的值小于Kp值的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. H2（g）+Cl2（g）== 2HCl（g）B. 2H2（g）+S（g）== 2H2S（g）C. CaCO3(s) == CaO(s)+CO2(g)D.C（s）+O2（g）== CO2（g）6.N2（g）+3H2（g3（g），H=-92.4KJ·mol-1，473K时，三种混合气体达平衡。

要使平衡向正方向移动，可采用方法（）A.取出1molH2B.加入NH3以增加总压力C.加入稀有气体以增加总压力D.减小容器体积以增加总压力7.298K时，Kp˚的数值大于Kc的反应是（）A.H2（g）+S（g2S（g）B.H2（g）+S（s2S（g）C.H2（g）+S（s2S（l）D.Ag2CO3（s2O（s）+CO2（g）8.已知300K和Pa时，下列反应：N2O4（g2（g）达到平衡时有20﹪的N2O4分解成NO2，则此反应在300K时的平衡常数Kp的数值为（）A.0.27B.0.05C.0.20D.0.179.在某温度下平衡A+B== G+F的H<0，升高温度平衡逆向移动的原因是( ) (《无机化学例题与习题》吉大版)A.v正减小，v逆增大B.k正减小，k逆增大C. v正和v逆都减小，D. v正增加的倍数小于v逆增加的倍数10.已知下列前三个反应的K值,则第四个反应的K值为()(1)H2(g)+1/2O22O(g) K1 (2)N2(g)+O2K2(3)2NH3(g)+5/2O22O(l) K3(4)N2(g)+3H23KA.K1+K2-K3B.K1·K2/K3C.K1·K3/K2D.K13·K2/K311.下面哪一种因素改变，能使任何反应平衡时产物的产量增加()A.升高温度B.增加压力C.加入催化剂D.增加起始物12.298K 时，反应H 2O （l ） H 2O （g ）达平衡时，体系的水蒸汽压为3.13kPa ，则标准平衡常数K˚为 ( ) (《无机化学例题与习题》吉大版)A.100B.3.13×10-2C.3.13D.113.298K 时，根据下列数据，判断哪个化合物分解放氧倾向最大( )A. N 2(g) + O 2(g) == 2NO 2(g) Kc=1×10―30B. H 2(g) + O 2(g) == H 2O(g) Kc=1×1081C. 2CO 2(g) == 2CO(g) + O 2(g) Kc=1×10―92D. 2H 2O 2(l) == 2H 2O(l) + O 2(g) Kc=1×103714.某温度时，反应H 2(g) + Br 2(g) == 2HBr(g)的Kc=4×10―2，则反应HBr(g)1/2H 2(g) + 1/2Br 2(g) 的Kc 为 ( )A.21041－⨯ B.21041－⨯ C.4×10―2 D. 2×10―215.合成氨反应：3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g) 在横压下进行时，若向体系中因入氩气，则氨的产率（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.减小B.增大C.不变D.无法判断16.有下列平衡A （g ）+2B （g ）2C （g ），假如在反应器中加入等物质的量的A 和B ，在达到平衡时，总是正确的是（ ）A.[B]=[C]B.[A]=[B]C.[B]＜[A]D.[A]＜[B]17. 在Kp= Kc (RT) △n 中，如果压力单位为atm ，浓度单位为mol ·L -1，则R 为（ ）A.8.314J · mol -1·K -1B.1.987cal · mol -1·K -1C.82.06ml · atm · mol -1·K -1D.0.08206L · atm · mol -1·K -118.可逆反应2NO （g ）N2（g ）+O 2（g ）, rHm 0= -180KJ·mol -1.对此反应的逆反应来说，下列说法正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.升高温度增大B.升高温度变小C.增大压强平衡移动D.增大N 2浓度，NO 解力度增加19.有可逆反应C （s ）+H 2O （g ）CO （g ）+H 2（g ）rH=133.8 KJ ·mol -1，下列说法正确的是（ ）A.加入催化剂可以加快正反应速度B.由于反应前后分子数相等，压力对平衡没有影响C.加入催化剂可以增加生成物的浓度D.加入催化剂可加快反应达到平衡的时间20.在一定温度和压力下，一个反应体系达到平衡时的条件是（ ）A.正、逆反应速度停止B.正、逆反应速度相等C.正反应速度减慢，逆反应速度加快D.反应物全部转化成产物二 填空题1.加入催化剂可以改变反应速率，而化学平衡常数 ，原因是 。

(《无机化学例题与习题》吉大版)2.在等温（1000K ）等压条件下，某反应的Kp=1，则其G ˚的值等于 。

3.温度一定，转化率随反应物的起始浓度 ，平衡常数 反应物的起始浓度而变4.在25℃时，若两个反应的平衡常数之比为10，则两个反应的rGm˚相差 KJ ·mol -1。

(《无机化学例题与习题》吉大版)5.请填写下面的空格：6.在5升容器中装入等摩尔数的PCl 3和Cl 2，在523K 时达到平衡，若PCl 5的分压为101.3kPa(1大气压)，此时PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g)反应的Kp=1.85，问原来装入的PCl 3为 摩尔，Cl 2为 摩尔。

7.已知环戊烷的气化过程r H˚m =28.7 KJ·mol -1，r S ˚m =88 J·mol -1·K -1.环戊烷的正常沸点为 ℃，在25℃下的饱和蒸汽压为 kPa 。

(《无机化学例题与习题》吉大版)8.在一密闭容器中，于1000K 时进行反应CO 2(s) + H 2(g) == CO(g) + H 2O(g)平衡时测知2CO P =63.1atm, 2H P =21.1atm, P CO =63.1atm, 31.6atm, 在恒温、恒容下，如设法除去CO 2，使CO 2减少为63.0atm ，则反应重新平衡时2CO P = ， K c = 。

9.在100℃时，反应AB （g ）（g ）+B （g ）的平衡常数K c =0.21 mol ·dm -3，则标准常数K ˚的值为 。

(《无机化学例题与习题》吉大版)10.某温度下，反应PCl5（g3（g）+Cl2（g）的平衡常数K˚=2.25。

把一定量的PCl5引入一真空瓶内，达平衡后PCl5的分压为2.533×10―4Pa，则PCl3的分压是Pa，PCl5的解离分数为。

三．问答题(《无机化学习题》武大版)1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？2.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？3.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？4.什么是化学反应的反应商？如何应用反应商和平衡常数的关系判断反应进行的方向并判断化学平衡的移动方向？之间的关系5.如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其△rGθm怎样？(《无机化学例题与习题》吉大版)四.计算题1.可逆反应H2O + CO H2 + CO2在密闭容器中，建立平衡，在749K时该反应的平衡常数K c=2.6。

(《无机化学例题与习题》吉大版)（1）求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为1时，CO的平衡转化率；（2）求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为3时，CO的平衡转化率；（3）从计算结果说明浓度对平衡移动的影响。

2. 反应SO2Cl2（g）SO2（g）+ Cl2（g）在375K时，平衡常数Kθ=2.4，以7.6克SO2Cl2和1.013×105Pa的Cl2作用于1.0 dm—3的烧瓶中，试计算平衡时SO2Cl2、SO2和Cl2的分压。

(《无机化学例题与习题》吉大版)3.已知下列热力学数据：NO（g）NO2（g）O2（g）H˚m（KJ·mol-1）90.4 33.9 0fS˚m（KJ·mol-1·K-1）0.210 0.240 0.205问：（1）298K，标准压力时，2 NO（g）+O2（g）=2 NO2（g）能否自发进行？（2）1000K时该反应的K p˚4. HI分解反应为2HI H2+ I2，开始时有1molHI，平衡时有24.4%的HI发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩I 2。

(《无机化学例题与习题》吉大版)5.5L 的容器中装入等物质的量的PCl 3和Cl 2。