第八章化学平衡(chemicalequilibrium)

第八章化学平衡(chemicalequilibrium)本章要求了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义。掌握有关化学平衡的计算。熟悉有关化学平衡移动原理。§8-1化学反应的可逆性和化学平衡一、可逆反应与化学平衡可逆反应：在同样的条件下，既可向正向进行又可向逆向进行的反应。几乎所有的化学反应都是可逆的。但可逆程度不同（可逆反应、不可逆反应）。化学平衡：在一定条件下，可逆反应处于v(正)=v(逆)的状态。化学平衡的特征：（1）系统的组成不再随时间而变。平衡态是反应达到的最大程度。（2）动态平衡。V正=V逆≠0（3）平衡是相对的。0.020.01例:H2+I2===2HI§8-2平衡常数可逆反应：aA+bB=cC+dD一定温度下达平衡时，以下表达式为一常数，一、经验平衡常数(experimentequilibriumconstant)Kc、Kp称（浓度或压力）经验平衡常数，单位：[mol·L-1](d+e-a-b)或[Pa](d+e-a-b)若均为气体时，除可用Kc表示外，还可表示为Kp。[Pa]等为平衡分压[A]等为平衡时的浓度三、标准平衡常数(Kθ)(standardequilibriumconstant)相对浓度：浓度除以标准浓度（C°=1mlo/L）

C/C°

无量纲相对分压：分压除以标准压强（P°=100KPa）

P/P°无量纲标准平衡常数(Kθ)表达式的书写：1、用相对浓度、相对分压替换经验平衡常数表达式中的浓度。2、气体物质一律用相对分压，而不能用相对浓度。注意：书写表达式时，纯固体、纯液体、稀溶液中的溶剂不写进表达式中。实例：

H2(g)+I2(g)2HI(g)注意：书写表达式时，纯固体、纯液体、稀溶液中的溶剂不写进表达式中。Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)CaCO3(s)+2H+(aq)Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)平衡常数意义：一定温度下，该反应进行的最大程度。即平衡点反映了在给定温度下，反应的限度。平衡常数是温度的函数，与浓度、分压无关。的标准平衡常数为一无量纲的常数。而经验平衡常数一般都有单位.在液相反应的Kc与Kθ在数值上相等，而在气相反应的Kp一般不与其Kθ的数值相等。平衡转化率=————————————×100%平衡时已转化了的某反应物的量转化前该反应物的量四、平衡常数与化学反应的方向反应商Q：将化学反应任意时刻（含平衡时刻）的浓度或分压带到平衡常数（K°KcKp）表达式中所得的值。Q<Kθ(或Kc或Kp)，正向进行Q>Kθ(或Kc或Kp)

，逆向进行Q=Kθ(或Kc或Kp)

，平衡状态V(正)=V(逆)V(正)＞V(逆)V(正)＜V(逆)实例：

H2(g)+I2(g)2HI(g)§8-3标准平衡常数与的关系热力学可以证明，得一、化学反应等温方程：

当体系处于平衡状态时，ΔrGm=0,同时Q=KΘ，此时Q<Kθ时ΔrGm<0

正反应自发进行Q=Kθ时ΔrGm=0

反应达到平衡Q>Kθ时ΔrGm>0

逆反应自发进行化学反应等温方程提供了用热力学数据求标准平衡常数K°的方法。初时浓度:0.0200.02000平衡浓度:0.020-x0.20-xxxK=————=9x2(0.020-x)2解得:x=0.015(mol·L-1)转化率=——×100=75%0.0150.020解：设平衡时CO2和H2的浓度为xmol·LCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)例：一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数Kc=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020mol·L，计算在这条件下，CO的转化率最大是多少？平衡常数的有关计算：【例】500K时，将2.0mol的PCl5放入10L的容器中，下列反应达到平衡时，有1.5mol的Cl2生成；计算该温度时反应的标准平衡常数K°和最大转化率。解：PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)起始（mol）2.000平衡（mol）(2.0-1.5)1.51.5最大转化率=1.5/2.0=75%【例】500K时，将2.0mol的PCl5放入10L的容器中，下列反应达到平衡时，有1.5mol的Cl2生成；计算该温度时反应的标准平衡常数K°和最大转化率。解：PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)平衡（mol）(2.0-1.5)1.51.5平衡时各物质的分压为:P(PCl5)=(nRT)/V=(0.5×8.315×500)/(10×10-3)=207.9×103(Pa)=207.9(KPa)P(PCl3)=P(Cl2)=(1.5×8.315×500)/(10×10-3)=623.6×103(Pa)=623.6(KPa)例:

已知CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)在298K时△H=178kJ·mol

–1,△S=161J/mol·K，

计算在298K时的标准平衡常数。解：298K时，根据△G=△H-T△S△G=178-298×161×10-3=130(kJ/mol)又根据

△G=-RTlnKlnKP=130×1000/-8.314×298=-52.47KP=1.65×10-23§8-4化学平衡的移动(shiftofchemicalequilibrium)定义：平衡态的化学反应（V正=V逆），改变条件（V正≠V逆），反应向正向（或逆向）移动，至到建立新平衡（V正=V逆）的过程。勒夏特列（LeChatelier）原理如果改变平衡系统的条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。结论：（以3H2(g)+N2(g)===2NH3(g)说明）1、若增大反应物的浓度或减少产物的浓度，反应正向进行。反之反应逆向进行。2、有气体参加的反应，增大体系的总压力（改变体积），平衡向气体分子数减