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《化学平衡》讲义一、化学平衡的概念在一定条件下，当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称之为化学平衡。
打个比方，就像在一个封闭的容器中进行的化学反应，正反应就像是往容器里装东西，逆反应就像是从容器里往外拿东西。
开始的时候，装进去的速度快，容器里的东西越来越多；但随着时间推移，往外拿的速度逐渐加快。
最后，装和拿的速度变得一样了，容器里东西的量也就不再变化了。
化学平衡是一种动态平衡，看起来好像反应停止了，但实际上正反应和逆反应都在进行着，只是速率相等而已。
二、化学平衡的特征1、等：正反应速率等于逆反应速率。
这是化学平衡建立的条件，只有速率相等，才能使反应物和生成物的浓度保持不变。
2、定：平衡混合物中各组分的浓度保持一定。
一旦达到平衡，各物质的浓度就不再随时间改变。
3、动：化学平衡是动态平衡，正逆反应仍在进行。
4、变：当外界条件改变时，平衡会发生移动，直到建立新的平衡。
三、影响化学平衡的因素1、浓度增加反应物的浓度，平衡向正反应方向移动；增加生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动。
比如合成氨的反应 N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃，如果增加氮气的浓度，反应会朝着生成氨气的方向进行，以消耗多余的氮气。
2、压强对于有气体参与且反应前后气体体积发生变化的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
以 2SO₂＋ O₂⇌ 2SO₃这个反应为例，反应前有 3 体积气体（2体积 SO₂和 1 体积 O₂），反应后有 2 体积气体（2 体积 SO₃）。
增大压强，就相当于把容器体积变小，反应会朝着生成SO₃的方向移动，以减少气体的总体积。
3、温度升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
对于一个吸热反应，比如 C ＋ H₂O ⇌ CO ＋ H₂，吸收热量，升高温度会促进这个反应向正方向进行。
第八章1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？答2.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？答3.写出下列可逆反应的平衡常数K c、K p或K的表达式（1）2NOCl(g)2NO(g) + Cl2(g)(2) Zn(s) + CO2(g) ZnO(s) + CO(g)(3) MgSO4(s) MgO(s) + SO3(g)(4) Zn(s) + 2H+(aq)Zn2+(aq) + H2(g)(5) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)答4.已知下列反应的平衡常数：HCN H+ + CN-+ OH-NH3 + H2O NH+4H2O H++ OH-+ CN-试计算下面反应的平衡常数：NH3 + HCN NH+4答5.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？答6. 在699K时，反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)的平衡常数K p=55.3，如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00dm3的容器内，问在该温度下达到平衡时有多少HI生成？解7.反应H2 + CO2H2O + CO在1259K达平衡，平衡时[H2]=[CO2]=0.44mol·dm3-，[H 2O]=[CO]=0.56mol ·dm 3-。
求此温度下反应的经验的平衡常数及开始时H 2和CO 2的浓度。
解8. 可逆反应H 2O + CO H 2 + CO 2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。
（1） 求n （H 2O ）／n （CO ）（物质的量比）为1时，CO 的平衡转化率； （2） 求n （H 2O ）／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。
解 （1）H 2O + COH 2 + CO 2a-x b-x x x x 2=2.6(a-x)2 ax ⇒=0.617所以CO 的平衡转化率是61.7%。
（2）H 2O + COH 2 + CO 2n 3n 0 0n-x 3n-x x x)3)((2x n x n x-- =2.6 nx ⇒=0.865所以CO 的平衡转化率是86.5%。
9. HI 分解反应为2HIH 2 + I 2，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。
解 2HIH 2 + I 2起始 1 0 0 转化 0.244 0.122 0.12222756.0122.0=92.005.0)05.0(x + ⇒x=0.37mol10. 在900K 和1.013×105Pa 时SO 3部分离解为SO 2和O 2 SO 3（g ）SO 2（g ）+21O 2（g ）若平衡混合物的密度为0.925g ·dm —3，求SO 3的离解度。
解 PV=nRT Pρm=nRT PM=ρRTM=PRTρ=5310013.1900314.810925.0⨯⨯⨯⨯=68.33SO 3（g ） SO 2（g ）+21O 2（g ）x 0 0 a-x x 21xxx x a xx x a 21213264)(80++-⨯++-= 68.33ax = 0.34 所以SO 3的离解度是34%。
11. 在308K 和总压1.013×105Pa ，N 2O 4有27.2%分解为NO 2。
（1）计算 N 2O 4（g ）2 NO 2（g ）反应的K θ ；（2）计算308K 时总压为2.026×105Pa 时，N 2O 4的离解百分率； （3）从计算结果说明压强对平衡移动的影响。
解 （1） N 2O 4（g ）2 NO 2（g ）0.272 0.544 K θ=272.01544.02-=0.32（2） PV=nRT Vn =RTP 同理得出N 2O 4的离解百分率是19.6%。
（3） 增大压强，平衡向体积减小的方向移动； 减小压强，平衡向体积增大的方向移动。
12. PCl 5（g ）在523K 达分解平衡:PCl5PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）平衡浓度：[PCl 5]=1 mol ·dm 3-,[ PCl 3]=[ Cl 2]=0.204 mol ·dm 3-。
若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？解 K θ=1204.02=0.041616PCl 5 PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）1-x 0.204+x 0.204+x 0.2042=xx -+1)204.0(2=0.041616得出 x=0.135mol ·dm 3-13. 对于下列化学平衡2HI （g ）H 2（g ） + I 2（g ）在698K 时，K c =1.82×102-。
如果将HI （g ）放入反应瓶内，问： （1）在[HI]为0.0100mol ·dm 3-时，[H 2]和[ I 2]各是多少？ （2）HI （g ）的初始浓度是多少？ （3）在平衡时HI 的转化率是多少？ 解 （1）2HI （g ）H 2（g ） + I 2（g ）2x x xxx201.02-=1.82×102- ⇒x=1.35×103-mol ·dm 3-[H 2]和[ I 2]各是1.35×103-mol ·dm 3-，1.35×103-mol ·dm 3-。
（2）[HI]=0.01+2×1.35×103-=0.0127mol ·dm 3-（3）α=0127.01035.123-⨯⨯×100%=21.3%14. 反应SO 2Cl 2（g ）SO 2（g ）+ Cl 2（g ）在375K 时，平衡常数K θ=2.4，以7.6克SO 2Cl 2和1.013×105Pa 的Cl 2作用于1.0 dm —3的烧瓶中，试计算平衡时SO 2Cl 2、SO 2和Cl 2的分压。
解 K θ=K p （P θ)n △- P 22cL so×1=1356.7RT得出 P 22cL so=6.8×104Pa P 2SO =8.8×104Pa P 2Cl =1.90×105Pa15. 某温度下，反应PCl 5（g ）PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）的平衡常数K θ=2.25。
把一定量的PCl 5引入一真空瓶内，当达平衡后PCl 5的分压是2.533×104Pa 。
问： （1） 平衡时PCl 3和Cl 2的分压各是多少？ （2） 离解前PCl 5的压强是多少？ （3） 平衡时PCl 5的离解百分率是多少？ 解 （1）2)(.23θP P P Cl PCl =2.25×θPP PCl 5P 3PCl =P 2Cl =7.60×104Pa（2）P 5PCl =(2.533+7.6)×105Pa（3）P 5PCl =44101.10106.7⨯⨯×100% = 75.25%16. 如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其△rG θm 之间的关系怎样？ 答 △rG m =△rG θm +RTlnQ △rG m =0， △rG θm = —RTlnk17. △f G θ、△rG θ、△rG θ之间的关系如何？ 答 △rG θ=∑ν△f G θ(生成物）—∑ν△f G θ（反应物）18. 在523K 时，将0.110 mol 的PCl 5（g ）引入1 dm —3容器中，建立下列平衡： PCl 5（g ）PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）平衡时PCl 3（g ）的浓度是0.050 mol ·dm 3-。
问 （1） 平衡时PCl 5和Cl 2的浓度各是多少？ （2） 在523K 时的K c 和K θ各是多少？ 解 （1） PCl 5（g ）PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）起始 0.11 0 0 平衡 0.06 0.05 0.05平衡时PCl 5是0.06mol ·dm 3-，Cl 2是0.05mol ·dm 3-（2）K C =06.005.02=0.042由Kθ=Kp（Pθ)n△-得出Kθ=1.8019. 查化学热力学数据表，计算298K时下列反应的Kθ。
H2(g) + I2(g) 2HI(g)解由公式—△rGθm=RTln Kθ得出Kθ=62720. 从下列数据：NiSO4·6H2O(s) △f Gθm== —2221.7kJ·mol1-NiSO4(s) △f Gθm== —773.6kJ·mol1-H2O(g) △f Gθm== —228.4kJ·mol1-（1）计算反应NiSO4·6H2O(s) NiSO4(s) + 6H2O(g)的Kθ；（2）H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为多少？解（1）△rGθm=—773.6—6×228.4+2221.7=77.7kJ·mol1-由公式—△rGθm=RTln Kθ得出Kθ=2.4×1014-（2）由Kp =POH2△rGθm=—RTln KθKθ=Kp（Pθ)n△-得出H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为544Pa。
21. 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？答△rGm =△rGθm+RTlnQ△rGθm=—RTln Kθ当Q 〈 K θ时 △rG m 〈 0 正反应自发进行当Q = K θ时 △rG m = 0 反应达到平衡，以可逆方式进行 当Q 〉K θ时 △rG m 〉0 逆反应自发进行22. 反应H 2O(g) + CO(g)H 2(g) + CO 2(g)在某温度下平衡常数K p =1，在此温度下，于6dm 3的容器中加入2 dm 3 3.04×104Pa 的CO ，3dm 3 2.02×105Pa 的CO 2，6dm 3 2.02×105Pa 的H 2O （g ）和1dm 32.02×105Pa 的H 2。
问净反应向哪个方向进行？ 解 通过计算，反应向逆方向进行。
23. 在一定温度和压强下，某一定量的PCl 5和Cl 2。
试判断在下列情况下，PCl 5的离解度是增大还是减小。
（1） 减压使PCl 5的体积变为2 dm —3；（2） 保持压强不变，加入氮气，使体积增至2dm 3； （3） 保持体积不变，加入氮气，使压强增加1倍； （4） 保持压强不变，加入氮气，使体积变为2dm 3； （5） 保持压强不变，加入氮气，使压强增加1倍。
