最新南京大学 第五版 无机及分析化学 第三章 化学平衡和化学反应速率讲解学习

在一定温度下，某反应处于平衡状态时，生成物的活度以 方程式中化学计量数为乘幂的乘积，除以反应物的活度以方 程式中化学计量数的绝对值为乘幂的乘积等于一常数K。 当反应达到平衡时，ΔrG = 0，则
8
3.1.2 标准平衡常数及其有关的计算
1、平衡常数K 与化学反应计量方程式有关；
N2 + 3H2 2NH3 K1= (p(NH3)/p)2(p(H2)/p)3(p(N2)/p)1
或浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动。
N2 + 3H2 2NH3 △rH=-92.2kJ/mol
1. 增加H2的浓度或者分压 2. 减小NH3的浓度或分压 3. 压缩体积而增加系统的总压力 4. 升高系统的温度
16
若改变两种条件，则用△rG来判断： 一定条件下，某化学反应的吉布斯自由能变为：
将
1/2N2 +3/2H2 NH3 K2= (p(NH3)/p)1(p(H2)/p)3/2(p(N2)/p)1/2
1/3N2 + H2 2/3NH3 K3= (p(NH3)/p)2/3(p(H2)/p)1(p(N2)/p)1/3 显然K1 = (K2)2 = (K3)3
2、Q与K的区别。某状态与平衡状态的区别。
12
3.1.3 多重平衡规则
如果反应（3）= 反应（1）+ 反应（2）
因为 所以
13
3.1.3 多重平衡规则
同理，如果反应（4）= 反应（1）— 反应（2）
因为 所以
14
例题 3-3
已知下列反应在1123 K时的标准平衡常数
(1) C(石墨) + CO2(g) ⇌ 2CO(g)；K1 = 1.3 1014 (2) CO(g) + Cl2(g) ⇌ COCl2(g)； K2 = 6.0 103 计算反应：
9
例题 3-1
将 1.5 mol H2 和1.5 mol I2充入某容器中，使其在 793 K达到 平衡，经分析，平衡系统中含 HI 2.4 mol。求下列反应在该 温度下的 K 。
解：
10
例题 3-2
将N2(g)和H2(g)以13体积比装入一密闭容器中，在673K、 5000kPa压力下反应达到平衡，产生12.5%的NH3(g)（体积 比），求该反应的标准平衡常数K？
代入上式后得到：
17
从下列关系式判断反应的方向： 反应正向进行 反应逆向进行 平衡状态
18
例题 3-4
在298K，100L的密闭容器中充入NO2, N2O, O2各0.10mol， 试 判断下列反应的方向。
2N2O(g)+ 3O2(g) ⇌ 4NO2(g) 已知该反应在298K时Kθ=1.6。
K4= (K2)2 K1 而(3)式是(4)式的逆反应，则：
K3 = 1/K4 = 1/ [(K2)2K1] = 1/ [(6.0 103)2 1.3 1014]
= 2.1 1010
15
3.2 化学平衡的移动
3.2.1 化学平衡移动方向的判断
勒夏特列（Le Chatelier）化学平衡移动原理 假如改变平衡系统的条件之一，如温度、压力
CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq)
(b)
H2CO3(aq) ⇌ CO32(aq) + 2H+(aq)
(c)
+) 2H+(aq) + 2OH(aq) ⇌ 2H2O(l)
(d)
CO2(g) + 2NH3(aq) + H2O(l) ⇌ 2NH4+(aq) + CO32(aq)
K1 =KaKbKcKd
并把从左向右进行的反应称作正反应；从右向左进行的反应 则称作逆反应。
例如：
H2(g) + I2(g) 2HI(g) 化学平衡的状态是？
6
Байду номын сангаас
3.1.1 化学平衡的特征
化学平衡是 ΔrG = 0 时的状态 化学平衡是一种动态平衡 化学平衡是有条件的平衡
7
3.1.2 标准平衡常数及其有关的计算
标准平衡常数( K)
南京大学 第五版 无机及分 析化学 第三章 化学平衡
和化学反应速率
1 目录
1 气体和溶液 2 化学热力学初步 3 化学平衡和化学反应速率 4 解离平衡
2
第三章 化学平衡和化学反应速率
掌握标准平衡常数和标准吉布斯自由能变的关系； 掌握化学平衡移动的定性判断及其移动程度的定量 计算； 掌握质量作用定理和如何确定非基原反应的速率方程； 掌握反应温度对反应速率影响的阿伦尼乌斯经验式；
(3) 2COCl2(g) ⇌C(石墨) +CO2(g) +2Cl2(g)在1123 K时的K值。
解：
2 CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g)
+） C(石墨) + CO2(g) ↔ 2CO(g)
(4) C(石墨) + CO2(g) + 2Cl2(g) ↔ 2COCl2(g) (4)
由（2）式乘2再加（1）式得（4）式，根据多重平衡规则：
3
前言
化学反应中常涉及到的两个问题:
(1)化学反应进行的 方向、程度以及反应 过程中的能量变化关 系
(2)化学反应进行的 快慢即化学反应的速 率问题
可能性 现实性
化学热力学 化学动力学
4
前言
化学热力学 化学动力学
化学热力学初步 化学反应平衡 化学反应速率
5
3.1.1 化学平衡的特征
可逆反应 同时可向正逆两个方向进行的化学反应称为可逆反应，
解：合成氨反应为 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) 因起始N2(g)H2(g)的体积比为13，从反应方程式可知N2(g)H2(g)平衡时的 体积比仍为13。 由分压定律可求得各组分的平衡分压：
p(N2) = (1/4) (1 0.125) 5000 kPa = 1093.75kPa p(H2) = (3/4) (1 0.125) 5000 kPa = 3281.25kPa p(NH3) = 0.125 5000 kPa = 625kPa K = [p(NH3)/p]2[p(H2)/p]3[p(N2)/p]1
= (625/100)2(3281.25/100) 3(1093.75/100) 1 = 1.01104
11
3.1.3 多重平衡规则
当某总反应为若干个分步反应之和（或之差）时，则总反应 的平衡常数为这若干个分步反应平衡常数的乘积（或商）。
2NH3(aq) + 2H2O(l) ⇌ 2NH4+(aq) + 2OH(aq) (a)