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第六章 化学平衡

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第六章化学平衡-new

第六章化学平衡-new

∆ r G ∅ = −RT ln k ∅ m
∆ r G m = ∆ r G ∅ + RT ln Q a m
∅ −1 当: ∆r Gm > 41.84kJ ⋅ mol 反应不能自发进行
∆ r G ∅ < −41.84kJ ⋅ mol −1 反应自发正向进行 m
（3） 间接计算平衡常数 ） 如: C + O = CO
∆ r Gm = ∑ ν Bµ B = 0
B
2。化学反应的等温方程 。 化学反应的等温式-----范特霍夫等温式： 范特霍夫等温式： 化学反应的等温式 范特霍夫等温式
∅ ∆ r G m = ∆ r G m + RT ln J P
其中J 其中 P为活度商 理想气体： 理想气体：压力商
( Jp =
pG P P
− ν − ν = k m ⋅ k r ( m ) ⋅ (c ∅ ) ∑ B = k c ⋅ k r ( c ) ⋅ (c ∅ ) ∑ B
5. 复相反应 复相反应-----有气相和凝聚相（液相、固体）共同参 与的反应如气固反应
Pi ν B k = k = ∏( ∅ ) P i
∅ ∅ p
如: CaCO 3 (s) = CaO(s) + CO 2 (g )
第六章
化学平衡
6.1 化学反应的等温方程 1。化学反应的方向判据: 。化学反应的方向判据
∆ r Gm ,T , P
化学反应亲和势
>0 =0 <0
反应逆向自发进行 反应达平衡状态 反应正向自发进行
A = − ∆ r Gm ,T , P
∂G = − ∂ξ T , P
化学反应的平衡条件: 化学反应的平衡条件

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-第六章化学平衡

无机化学-第六章化学平衡

1.00
J<K , 反应正向进行。
(2) Fe2+(aq)+Ag+(aq)
Fe3+(aq)+Ag(s)
开始cB/(mol·L-1) 0.100 1.00×10-2 1.00×10-3
变化cB/(mol·L-1) -x
-x
x
平衡cB/(mol·L-1) 0.100-x 1.00×10-2-x 1.00×10-3+x
2 (Ag ) > 1(Ag )
说明平衡向右移动。
6.3.2 压力对化学平衡的影响
1.部分物种分压的变化
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。
对于反应前后气体分子数不变的反应，
ΣnB =0， x ΣnB =1， J = K ，平衡不移动。
3.惰性气体的影响
①在惰性气体存在下达到平衡后，再恒
温压缩, ΣnB ≠0，平衡向气体分子数减小的 方向移动, Σ n B =0，平衡不移动。
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
K

[c(Sn [c(Sn
4 2
/c /c
)][ c(Fe 2 /c )][ c(Fe3 /c
)] 2 )] 2
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 2.04

第6章 化学平衡常数[PPT]

第6章 化学平衡常数[PPT]
第6 章 化学平衡常数
Chapter 6 Chemical equilibrium constant
我们已经从热力学的角度讨论了反应的自发， 即反应进行的方向，如果某反应朝某一个方向 可进行，该化学反应进行的程度如何，就是化 学平衡的问题，具体说：
电离平衡 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ淀溶解平衡 氧化还原平衡 配位离解平衡 化学热力学中 的几大平衡
二、化学平衡的基本特征The characteristic and meaning of chemical equilibrium 1、只有体系在封闭恒温条件下进行的可逆反应才能建立化 学平衡，这是建立化学平衡的前提presupposition
2 、正、逆反应速度相等 ( 推动力相等 ) 是平衡建立的条件 condition（但反应仍在进行，是动态平衡）。
In the equilibrium state，[i] — equilibrium concentration。 notice：推动力 f + = f - , or υ+=υcondition：T、P等外界因素不变
0
正 逆
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，金石可 镂 豆丁网友友情分享O(∩_∩)O~ 6
注意：以前用符号“ ”表示反应的可逆性reversibility （forward and reverse reaction）
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，金石可 镂 豆丁网友友情分享O(∩_∩)O~
4
一般来说，任何反应都有一定的可逆性（热力学上假定 所有的化学反应都是可逆的），但是不同的化学反应可 逆性程度差别很大，比如：
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，金石可 镂 豆丁网友友情分享O(∩_∩)O~
1
6-1 化学平衡状态

14第6章-化学平衡

14第6章-化学平衡

K

( (
[G ] g C [A] a C
) ( ) (
[H] h C [B] b C
)
)
a A ( g ) + b B ( g ) —— g G ( g ) + h H ( g )
平衡时
K
( p ) ( P )h
a pB b A (p ) ( P ) P
pG
g
pH
对于复相反应，如
r逆
其它条件不变时，增加反应物浓度或减小生成物浓度， 平衡向正反应方向移动；相反。减小反应物浓度或增大生成 物浓度，平衡向逆反应方向移动。
对一般反应： 若在任意状态下 :
aA + bB
dD + eE
e Cd C D E J a Kc b CACB
或:
e pd p D E J a Kp b p ApB
K (

pi
p

) i
i
p2 NH 3
3 p N2 p H 2
(p )2
K (
pi
p
)
p NH3 p N2 p H22
1 2 3
(p )1
⑷. 固体、纯液体的浓度视为常数。
对溶液反应 a A ( aq ) + b B ( aq ) — g G ( aq ) + h H ( aq ) 平衡时 对气相反应
1/2 N2 + 3/2 H2 2NH3
[NH3 ] Kc (mol L)1 3 1 [N2 ] 2 [H 2 ] 2 [N2 ][H2 ]3 2 Kc (mol L) [NH3 ]2
平衡常数的单位是：
KC： (mol· L-１) i KP (atm) i 或 (Pa) i

物理化学PPT化学平衡

物理化学PPT化学平衡
* B * B p * B
p
B (T , p, xB ) x,B (T ) RT ln ax,B
如果溶质浓度用质量摩尔浓度表示，得： mB □ B (T , p, mB ) B (T , p) RT ln m □ B (T , p, mB ) B (T , p ) RT ln am,B
（2）在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律：
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln xB
若对Henry定律发生偏差，得
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln ax,B
(T , p) (T , p ) VBdp (T , p )
显然，
B (T , p, xB ) B (T , p, mB ) B (T , p, cB )
但是
x,B (T ) m,B (T ) c,B (T )
§6.3 平衡常数的表示式
一、气体反应的经验平衡常数
对于理想气体

h H e E
K f Kp
仅是温度的函数。
对于任意反应
dD eE gG hH
g h
( fG / p ) ( fH / p ) r Gm r Gm (T ) RT ln d e ( fD / p ) ( fE / p )
r Gm (T ) RT ln Q f
化学反应等温方程式
Q f 称为“逸度商”。
若要使反应进行到底，需在van’t Hoff 平衡箱中 进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任何 形式的混合，才可以使反应从R点直接到达S点。
三、化学反应的亲和势
1922年，比利时热力学专家De donder首先引进了化 学反应亲和势的概念。定义化学亲和势A为：

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 。

第6章 化学平衡


种物质的量及浓度的关系，以指导工业生产，此即研究
化学平衡的主要目的。
6.1 化学平衡与平衡常数
一、化学反应的可逆性
在一定温度下，一个化学反应既可以按照方程 式从左到右进行，也可以从右到左进行，这就是 化学反应的可逆性。例如
CO(g) + H2O (g) N2O4(g)
CO2(g)+H2(g) 2NO2
K

1 Kp p
Δn
697752.45Pa =6.98 5 110 Pa
6.2 标准平衡常数Kθ与化学反应的 标准自由能变（△rG m）的关系
一、标准平衡常数与化学反应的方向 对于反应：aA + bB gG + hH， 若为液相反应 若为气相反应
Q定义为某时刻反应熵。
2. 若将2个方程式相减， 则：
例. SO2+ ½ O2 = SO3 (1) △G ø1 = -70.9 kJ.mol-1 , K1 ø = 2.8 ×1012 NO2 = NO + ½ O2 (2) △G ø2 = +35.3 kJ.mol-1 , K2 ø = 6.3×10-7 方程(1) + (2) ： SO2+ NO2 = NO + SO3 △G ø，K △G ø = △G ø 1 +△G ø2 = -35.6 kJ.mol-1 K ø = K1 ø K2 ø = 1.8 ×106
6.3 化学平衡的移动
条件改变使平衡态变化



浓度 压力 温度
一、浓度对化学平衡的影响
在恒温条件下增加反应物减小生成物浓度， 平衡向正反应方向移动；相反，减小反应物浓 度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。

《无机及化学分析》第六章 化学平衡


2020/10/6
= Kc（cθ）-∑ν
第13张共68 张
K 与 Kθ 的关系:
Kθ = Kp（pθ）-∑ν Kθ = Kc（cθ）-∑ν
标准平衡常数无单 位
当 ∑ν=(d+e)-(a+b)=0时，
标准平衡常数与经验平衡常数数值相等。
2020/10/6
第14张共68 张
例：已知A（g） 2B（g）的
2020/10/6
= Kp（Pθ）-∑ν
第12张共68 张
对于溶液：
aA(aq) + bB(aq)
dD(aq) + eE(aq)
ce ( D) d ce ( E ) e
( ) ( ) θ
cθ
cθ
K ce ( A) a ce ( B) b
( ) ( ) cθ
cθ
K
cd r,e c a r ,e
(D)cer,e (E) ( A)cbr,e (B)
2NO2(g)
在25℃时的Kp = 11.5kPa , 试判断下列两种 情况下，化学反应进行的方向？
(1)在300L的密闭容器中加入1mol N2O4(g)和 10mol NO2(g);
(2) 在300L的密闭容器中加入1mol N2O4(g)和 1mol NO2(g)。
2020/10/6
第33张共68 张
ΔfGmθ/KJ.mol-1 -300.37
-370.37
ΔrGmθ(298.15K) =2×(-370.37kJ.mol-1) - 2×(-300.37kJ.mol-1)
= -140kJ.mol-1
2020/10/6
第36张共68 张
由ΔrGmθ(T)= - RTln Kθ 得

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。
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以上公式适合于温度一定的化学反应
△rGm=－RTlnKθ＋RTlnJθP适合于理想气体
KθP=KP（Pθ）－∑VB=KθC（CθRT/Pθ）∑VB
=△rHθm/RT2
lnKθ=－ · +C
ln( )= ( － )
（条件是当△rHθm为常数或△rCPm=0）
三、思考题，以下说明是否正确，为什么？
1、反应的吉氏函数变就是反应产物与反应物之间的吉氏函数的差值；
第六章化学平衡
一、学习提示：
1、本章根据热力学的平衡条件导出化学反应等温方程式和平衡常数表达式，化学反应等温方程式用以判断化学反应的方向，平衡常数表达式表示达平衡时各物质的活度（浓度）之间的关系，由此可求出给定条件下反应达到的程度，以及各种因素对化学平衡的影响，重点在于计算平衡组成，具体要求是：
⑴了解化学等温方程式的导出和公式的应用；
（1）写出lnKPθ=f(T)的函数关系式
（2）求500K时的KPθ值
解：设函数式为lnKPθ= ①
当在457.4K时，KPθ=0.36代入上式，
而△rH =△rH + ，
求出457.4K时的△rH 代入①式中求出C=6.57
∴lnKPθ=f(T)为lnKPθ=
有了此式就可求出500K时的KPθ值
2、因为△rGθm=-RTlnKθ，所以△rGθm是平衡态时的吉布斯函数变；
3、在等温等压条件下，△rGm＞0的反应一定不能进行；
4、任何一个化学反应都可以用△rGθm来判断其反应进行的方向；
5、在等温等压不作非体积功的条件下，反应的△rGm＜0时，若值越小，自发进行的趋势越强，反应进行得越快；
6、某化学反应时△rGm若大于零，则Kθ一定小于1；
7、1000K时，下达反应
⑴CO(g)+ O2(g)=CO2(g) Kθ1=1.659×1010
⑵C(S)+CO2(g)=2CO(g) Kθ2=1.719
那么反应C(S)+ O2(g)=CO(g)的Kθ=；
8、某化学反应的Kθ与T的关系如下：
lnKθ=1.00×105/T/K－8.0
则该反应的△rHθm=KJ·mol-1，△rSθm=K·J-1·mol-1；
（2）KPθ= 代入数值可解出KPθ
（3）△rGθm=-RTlnKPθ，代入KPθ可解出△rGθm（略）
9、已知反应(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)的△Cpm=16.72J·K-1·mol-1，在457.4K时的KPθ=0.36，在298.15K时的△rHθm=61.5KJ·mol-1
2、1500K，反应2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)的Kθ=0.2905，当P(SO3)=300Kpa，P(SO2)=200Kpa，P(O2)=100Kpa时，△rGm=KJ·mol-1；
3、已知某温度下反应2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)的Kθ1=0.25，则在此温度下反应 N2(g)+ H2(g)= NH3(g)的Kθ2=；
测得压力为66.66Kpa，求KθP和KP值；
2、PCl5的分解反应为：PCl5(g)=PCl3(g)+ Cl2(g)
在523.2K、101.325Kpa反应达平衡，测得平衡混合物的密度为2.695kg·mol-1，试计算：
⑴PCl5(g)的离解度；
⑵该反应的KθP；
⑶该反应的△rGθm。
第六章化学平衡
4题：PCl5的分解作用为PCl5（g）= PCl3（g）+Cl2（g），在525.2K、101.325Kpa下反应达平衡，分别平衡混合物的密度为2.695kg·mol-1，试计算
（1）PCl5（g）的离解度；
（2）该反应的KPθ
（3）该反应的△rGθm
分析：此题的关键是求出新解度α，从题给上的条件为温度、压力和密度，因此要从理想气体状态方程，密度与物质质量的关系求出α,有了α,可根据Kθp与反应平衡时各物质压力的关系，求Kθp，然后再根据△rGθm=-RTlnKθp，求出△rGθm。
解：（1）设离解度为α，则
PCl5（g）= PCl3（g）+Cl2（g）
t=0 no0 0
t=teno(1-α) noαnoαn=∑nB= no(1+α)
no=mC/M(PCl5)=mo/ M(PCl5)=ρV/ M(PCl5)
由PV= no(1-α)RT，α=
将：no=ρV/M，代入可得出α=
（代入数值解过程略）ρV/M
7、标准平衡常数的数值不仅与方程的写法有关，还与标准态的选择有关；
8、一个已达到平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动；
9、若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的△fGθm；
10、因Kθ=f(T)，所以对理想气体的化学反应，当温度一定时，其平衡组成也一定。
四、填空：
1、反应C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(aq)的△rGθm（298K）=2.34KJ·mol-1，若在平衡条件下进行反应△rGm=KJ·mol-1；
4、已知△fGθm(HCl、g、298K)=-95.625KJ·mol-1，则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的Kθ=，KθC=；
5、NH2COONH4(S)=2NH3(g)+CO2(g)在30℃时的Kθ=6.55×10-4，则此温度下分解压力为Kpa；
6、某放热化学反应的△rSθm＞0，则25℃时该化学反应的KθC=；
9、气相反应2NO+O2=2NO2是放热反应，当反应达平衡时，采用温度和压力的方法可以使平衡向右移动；
10、PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)平衡时PCl5的解离度为α，若在恒容下加入惰性气体，使总压增加1倍，则α将。
五、计算
1、298K时，将NH4HS(S)放入抽空的瓶中，NH4HS(S)依下式分解：NH4HS(S)=NH3(g)+H2S(g).
⑵均相和多相反应平衡常数表达式；
⑶理解△vGθm和△rGm的意义；
⑷熟悉KθP、KP和KC间的关系；
⑸了解平衡常数与温度、压力的关系和惰性气体对平衡组成的影响；
⑹平衡组成的计算。
二、主要公式及使用条件
△rGθm(T)=-RTlnKθ
△rGθm(T)=∑UB△fGθm(T)
△rGθm=△rHθm－T△rSθm