第4章 化学平衡题解

平衡 正向自发
ii (产物) ii (反应物) 逆向自发
自发变化的方向：反应总是从化学势较高的一边流向化 学势较低的一边。
1. 化学反应的限度
所有的化学反应既可以正向进行亦可以逆向进行， 且反应正向进行和逆向进行均有一定的程度，反应 物不会完全转化为产物。
典型例子：
H2(g)+I2(g)↔2HI C2H5OH(l)+CH3COOH(l)↔CH3COOC2H5+H2O
任意化学反应： rGm rGm RT ln Qa
rGm ii (产物) jj (反应物)
(化学反应的吉布斯自由能改变量)
rGm
i
i
(产物)
jj (反应物)
(化学反应的标准吉布斯自由能改变量)
1.rGm 是任意反应系统的吉布斯自由能变化
rGm 是任意反应系统的标准摩尔吉布斯自由能变化
rGm 指产物和反应物都处于标准态时，产物的吉布
斯函数与反应物的吉布斯函数总和之差，称为化学
反应的“标准摩尔Gibbs 自由能变化值”，只是温
度的函数。
平衡时Leabharlann gGhHa
A
b
B
r Gm
若上述反应在定温定压下进行，其中各分压是任意的而 不是平衡时的分压，此时反应的吉布斯函数变化为：
非平衡时
rGm gG hH (aA bB )
B
B
RT
ln( PB
/
P )
g[G
RT
ln(
pG
/
p
)]
h[
H
RT
ln(
pH
/
p
)]
a[
A
RT
ln(

第四章化学平衡4.1 学习要求:1、正确写出化学反应等温式。

根据化学反应等温式判断化学反应的方向。

2、掌握标准平衡常数的计算。

并根据标准平衡常数求出反应所能达到的程度。

3、掌握标准平衡常数与温度的关系、压力变化对平衡组成的影响，并掌握其计算方法。

4.2 内容概要4.2.1 化学平衡反应体系的时为反应自发进行的最大限度，称反应达到化学平衡（chemical equilibrium）化学反应等温式（reaction isotherm）标准平衡常数（standard equilbrium canstant）其中是“相对活度”。

对于不同的反应体系，相对活度的表示方法不同：理想气体反应：用相对分压。

非理想气体反应：用逸度代替实际压力。

理想溶液反应：用物质的量分数表示。

理想稀溶液反应：可以用物质的量分数、相对物质的量浓度或相对质量摩尔浓度表示。

对于多相反应：把纯固体和纯液体的相对活度视为1。

注意：对于多相体系①反应体系中的纯固体不能溶解在纯液体中形成溶液。

②固体之间不能形成固溶体。

③如果参加反应的纯液体不止一种，不能混合形成溶液。

4.2.2 标准平衡常数K 的计算：1. 根据平衡组成2. 从化学反应标准摩尔吉布斯自由能变化得3. 从已知温度的Kθ求另一温度下的Kθ （van Hoff 公式）假定与温度无关，定积分得到。

如知道下的,可以根据上述公式求出的。

还可以利用不定积分公式：，作图为一直线。

通过图查出任意温度时的Kθ。

4. 的计算：除热力学的方法：或还可利用公式求。

若把化学反应设计成可逆电池，使该反应在电池中进行，。

（详见第六章）4.2.3 影响化学平衡的因素：温度、压力改变，添加惰性气体都可以使化学平衡发生移动，但是，标准平衡常数只随着温度变化。

改变压力，添加惰性气体等方法只能使平衡组成发生移动，不能改变标准平衡常数。

1. 温度对化学平衡的影响，吸热反应，，升高温度，Kθ增大，平衡向增加生成物的方向移动。

+ (4) H2O(l, 3.17kPa) = H2O(l, p)
rGm(1) rGm(2) rGm(3)=0 rGm(4)0
得: H2 (g)+ 1/2O2(g)=H2O(l)
∴ rGm = rGm (1)+ rGm(2)+ rGm(3)+ rGm(4)
= rGm(1)+ rGm(2)+ 0+0 其中 rGm(2)＝RTln(p/p) = –8.584 kJmol-1
2、通过盖斯定律从已知反应的rGm 求未知反应的 rGm ；
3、实验测定平衡时组成求K ；
4、定义式rGm = rHm – TrSm （查表） 其中rHm = ifHm,i rSm = iSm,i
5、标准电动势rGm = – nFE ；
例1 求298K时反应H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(l)的K
aG
g eq
aH
h eq
aA
a eq
aB
b eq
K :（标准平衡常数）无量纲，仅是温度的函数
则 rGm =i i = – RTln K
范特霍夫(Van’t Hoff )等温方程。
令
a i i
Qa
i
（活度商）
i i =i i + RTln Q a
rGm = rGm + RTln Qa
已知298K时H2O (g)的fHm = – 241.8 kJmol-1 ;H2
(g)、O2(g)、H2O(g)的标准熵值Sm分别为130.6,
205.0, 188.7 J K-1 mol-1 ; 水的蒸气压为3.17 kPa
解：先求反应 H2 (g)+ 1/2O2(g)=H2O(g)

化学化学平衡试题答案及解析1.一定条件下存在反应：2SO2(g)+O2(g)2SO３(g)，△H=-QkJ·mol-1。

现有三个体积固定的容器I、II、III，体积分别为1L、1L和2L，其中I、II为绝热容器，III为恒温容器，各容器中充入的物质的量（mol）如下表：SO O2SO下列说法正确的是A．容器I、II中产生的总热量（只考虑热值，不考虑符号）小于QB．容器I、III中反应的平衡常数相同C．按起始加入的各物质的量将容器I与容器II无缝对接后，达到平衡后，各物质的量浓度与容器III平衡时浓度相同D．平衡后，SO2的正反应速率大小关系：I＞III＞II【答案】AD【解析】A、若为同温条件下容器I、II中反应为等效平衡，反应产生的热量为Q，但该容器为恒容，反应I为放热，温度升高，平衡逆向移动，放出的热量变少；反应II为吸热反应，温度降低平衡逆向移动吸收的热量变少，故容器I、II中产生的总热量小于Ｑ，正确；B、容器I反应温度高于恒温容器III的温度，故平衡常数不同，错误；C、按起始加入的各物质的量将容器I与容器II无缝对接后，仍然有温度的变化，不与III等效平衡，错误；D、平衡后I温度最高，反应速率最快，II吸热温度降低反应速率最小，故有I＞III＞II，正确。

【考点】考查化学平衡有关问题。

2.硫酸的产量是衡量一个国家化工水平的标志。

2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。

一定温度下，在甲、乙、丙三个容积均为2 L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g)，其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。

甲乙丙A．甲中反应的平衡常数大于乙 B．平衡时，SO2的转化率：α1<80%<α2C．该温度下，乙中平衡常数值为400 D．平衡时，丙中c(SO3)是甲中的2倍【答案】C【解析】A项，因温度不变，平衡常数不变，错误；B项，乙容器中增加氧气的量，SO2的平衡转化率增大，所以α1>80%，丙容器平衡向正反应移动，SO2的平衡转化率增大，所以α2>80%，错误；C项根据甲容器数据，利用三段法，可求得甲容器中反应的平衡常数：2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)初c / mol/L 0.2 0.12 0转c/ mol/L 0.2×80% 0.08 0.16平c / mol/L 0.04 0.04 0.16甲容器中反应的平衡常数a==400，因温度不变，乙容器中反应的平衡常数也为400，正确；D项，丙中初始物质的量是甲的2倍，压强同时增大，平衡向正反应方向移动，生成SO3，则平衡时，丙中c(SO3)大于甲中c(SO3)的2倍，错误。