第三章化学反应的限度 化学平衡及其特点 、平衡常数K 1平衡常数 )实验平衡常数 2)标准平衡常数 3)书写平衡常数时要注意的事项 2平衡常数与 Gibbs自由能变 )用热力学数据求算K2)Q的引入 3)化学反应方向的判断4)化学反应限度的判断 3多重平衡 、化学平衡的移动 1浓度对化学平衡的影响2压力对化学平衡的影响 3温度对化学平衡的影响
一、化学平衡及其特点 二、平衡常数K 1 平衡常数 1）实验平衡常数 2）标准平衡常数 3）书写平衡常数时要注意的事项 2 平衡常数与Gibbs自由能变 1）用热力学数据求算K 2）Q的引入 3）化学反应方向的判断 4）化学反应限度的判断 3 多重平衡 三、化学平衡的移动 1 浓度对化学平衡的影响 2 压力对化学平衡的影响 3 温度对化学平衡的影响 第三章 化学反应的限度
化学平衡及其特点 Fe2O3(s)+3c(g)=2Fe(s)+3co2(9) 炼一吨Fe需多少焦炭(C)? c(s)+0.502(g)=cog) 是否全部的c(s)能转化成cO(g),全部的 Fe2O3(s)和cO能全部转化成Fe(s)和 cO2(9)? 答案:否!
Fe2O3 (s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO2 (g) 炼一吨 Fe 需多少焦炭（C）？ C(s) + 0.5 O2 (g) = CO(g) 是否全部的C(s) 能转化成CO(g)，全部的 Fe2O3 (s) 和CO 能全部转化成Fe(s) 和 CO2 (g)？ 答案：否！ 一、 化学平衡及其特点
平衡态的特点 反应达到平衡状态时,反应物和生成物的 浓度不再随时间而变化,这时各物质的浓度或 分压称平衡浓度或平衡分压。 反应物和生成物平衡浓度或平衡分压之间 的定量关系用平衡常数表示 ·可逆反应,动态平衡(△G=0) 正向反应速率=逆向反应速率 平衡常数以及平衡的移动
平衡态的特点 反应达到平衡状态时，反应物和生成物的 浓度不再随时间而变化，这时各物质的浓度或 分压称平衡浓度或平衡分压。 反应物和生成物平衡浓度或平衡分压之间 的定量关系用平衡常数表示。 • 可逆反应，动态平衡（G = 0） 正向反应速率 = 逆向反应速率 • 平衡常数以及平衡的移动
、平衡常数 1、平衡常数(K) 1)实验平衡常数 可逆反应:aA+bB=cC+dD 若均为气体,且在温度为T(K)时达到平衡: IPCc·Pb Kp 其中,[PAJ等为平衡分压,Kp为压力平衡常数 若在溶液中,平衡时的浓度分别为[A] IC]. DI =Kc IA.B Kc为浓度平衡常数 Kn、K。可由实验测定,称之为实验平衡常数
二、平衡常数 1、 平衡常数（K） 1）实验平衡常数 可逆反应：aA + bB = cC + dD 若均为气体，且在温度为 T (K) 时达到平衡： 其中，[PA] 等为平衡分压，Kp 为压力平衡常数 若在溶液中，平衡时的浓度分别为[A] , Kc 为浓度平衡常数 Kp、Kc 可由实验测定，称之为实验平衡常数 Kp [P ] [P ] [P ] [P ] b B a A d D c C = Kc [A] [B] [C] [D] a b c d =
例:H 2(9)+l2(g)=2H(g) 实 起始浓度 平衡浓度 验(×10mo/m (x10' mol/dm) AC=HI)2 编 各/) (l2)(H)[H][2][H H2l·2 110.6771169501.8313.1291767 54.5 211.3549.04403.5601.25015.59 54.6 311.3577.51004.5650.73813.54 54.5 4 5 00 04.4890.4790.4793.531 54.4 010.6921.1411.1418.410 54.3 注:()中的为起始浓度;[中的为平衡浓度 在一定温度下,K为常数 测定平衡时各组分的浓度(或分压),通过平衡 常数表达式,可求出K
例: H2 (g) + I2 (g) = 2 HI(g) 起始浓度 (103 mol/dm3 ) 平衡浓度 (103 mol/dm3 ) 实 验 编 号 (H2) (I2) (HI) [H2] [I2] [HI] [H ] [I ] [HI] K c 2 2 2 = 1 10.677 11.695 0 1.831 3.129 17.67 54.5 2 11.354 9.044 0 3.560 1.250 15.59 54.6 3 11.357 7.510 0 4.565 0.738 13.54 54.5 4 0 0 4.489 0.479 0.479 3.531 54.4 5 0 0 10.692 1.141 1.141 8.410 54.3 注：（）中的为起始浓度；[ ]中的为平衡浓度。 • 在一定温度下，Kc 为常数 • 测定平衡时各组分的浓度（或分压），通过平衡 常数表达式，可求出K
Kp与K的关系: 设为理想气体 PV=nRT→P=(nRT=cRT 对于反应前后总计量系数相等的反应: 如:H2(g)+l2(g)=2H(g) KI IP HI THI(RTI p KC(rT)=Kc PH,·[P1,lTH2RT·[l2lRT 对于反应前后总计量系数不相等的反应 Kp=Kc(RT)△n:生成物与反应物气体总计量数之差。 如:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) NH Kp INH3(RT)2 2 PH. H2(rt. n2RT KC(RT
Kp 与 Kc 的关系： 设为理想气体 PV = nRT P = (n/V)RT = CRT 对于反应前后总计量系数相等的反应： Kp = Kc 如： H2 (g) + I2 (g) = 2 HI(g) 对于反应前后总计量系数不相等的反应 如： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2NH3 (g) K c(RT) K c [H ]RT [I ]RT [HI] (RT) [P ] [P ] [P ] K p 0 2 2 2 2 H I 2 HI 2 2 = = = = ng Kp Kc(RT) = 2 2 3 3 2 2 2 3 N 3 H 2 NH K c(RT) [H ] (RT) [N ]RT [NH ] (RT) [P ] [P ] [P ] K p 2 2 3 − = = = ng : 生成物与反应物气体总计量数之差
2)标准平衡常数(K): 如 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 平衡压力:4171252357(106kPa) p 156×10-15(Pa-2) PH.P IPH,/P°2 0n3 0 =1.56×105 PH/P 中2/P P8=1.00×105Pa=1bar 标准平衡常数无量纲,数值上与实验平衡常数往往不同
2）标准平衡常数（K )： 如： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2NH3 (g) 平衡压力： 4.17 12.52 3.57 (106 kPa) = 1.56 × 105 P = 1.00 × 105 Pa = 1 bar 标准平衡常数无量纲，数值上与实验平衡常数往往不同。 1.56 10 (Pa ) [P ] [P ] [P ] K p 15 2 N 3 H 2 NH 2 2 3 − − = = [P / P ] [P / P ] [P / P ] K 2 2 3 N 3 H 2 NH p =
3)书写平衡常数时应注意的事项: (1)反应方程式的书写不同,平衡常数值不同。 如:273k时,反应N2O4(g)=2No2(g) 的平衡常数K=0.36,则 反应2No2g)=N2O49)k0=10.36=278 反应NO2g)=0.5N2O4g)K=(10.36)05=1.7 (2)纯液体、纯固体参加反应时,其浓度(或分压)可认为是 常数,均不写进平衡常数表达式中。 FeaO4s)+4H2g)=3Fe(s)+4H2(g)k6、014 IPH /P (3)K与温度有关,但与反应物浓度无关。 K还取决于反应物本性
3）书写平衡常数时应注意的事项： （1）反应方程式的书写不同，平衡常数值不同。 如：273 k 时，反应 N2O4 (g) = 2NO2 (g) 的平衡常数 = 0.36, 则 反应 2NO2 (g) = N2O4 (g) = 1/0.36 = 2.78 反应 NO2 (g) = 0.5 N2O4 (g) = (1/0.36)0.5 = 1.7 （2）纯液体、纯固体参加反应时，其浓度（或分压）可认为是 常数，均不写进平衡常数表达式中。 Fe3O4 (s) + 4 H2 (g) = 3 Fe(s) + 4 H2O(g) （3）K 与温度有关， 但与反应物浓度无关。 K 还取决于反应物本性。 Kc Kc Kc 4 H 4 H O p [P / P ] [P / P ] K 2 2 =
化学反应的限度与平衡常数K K反映了在给定温度下,反应的限度。 K值大,反应容易进行 般认为, (1)K≥10+7 自发,反应彻底 (2)K≤107 非自发,不能进行 (3)10+7>K>107一定程度进行 反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过 实验条件促进平衡的移动 怎样求K? (1)测定 (2)热力学计算
化学反应的限度与平衡常数 K K 反映了在给定温度下，反应的限度。 K值大，反应容易进行。 一般认为， （1） K 10+7 自发，反应彻底 （2） K 10 -7 非自发，不能进行 （3） 10+7 K 10 -7 一定程度进行 反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过 实验条件促进平衡的移动。 怎样求K? （1）测定 （2）热力学计算
2、平衡常数与 Gibbs自由能变 △G=-230 RTlgK (任何温度下,平衡常数与标准 Gibbs自由能变的关系) △Gr是温度T(K)时,反应物和生成物的起 始压力均为标准压力(或标准浓度) 时的 Gibbs自由能变 △G298可查表得到。 △G可由△G=△H298-TAs2公式计算
2、 平衡常数与Gibbs自由能变 GT = −2.30RTlgK GT 是温度T(K) 时，反应物和生成物的起 始压力均为标准压力（或标准浓度） 时的Gibbs自由能变。 G298 可查表得到。 GT 可由 G T = H 298 − TS 298 公式计算。 （任何温度下，平衡常数与标准Gibbs自由能变的关系）