上饶师范学院：《无机化学》课程电子教案（课件讲稿）第八章 化学平衡

第八章：化学平衡 化学平衡 平衡常数 多重平衡规则 化学平衡移动 本章要求

第八章：化学平衡 化 学 平 衡 多 重 平 衡 规 则 作 业 本 章 要 求 平 衡 常 数 转 化 率 化 学 平 衡 移 动

化学平衡 一、 可逆反应和化学平衡 在同一条件下，既能向正反应 N2052NO2 逆反应方向进行的反应称为可逆反 将纯无色N,O,气体气体通入温 为1L的真空容器中，片刻后出现红 成的标志，最后容器内气体颜色深度不变，容器内已 处于平衡状态

一、可逆反应和化学平衡 在同一条件下，既能向正反应方向进行，也能向 逆反应方向进行的反应称为可逆反应。 将纯无色N2O4气体气体通入温度为373K且体积 为1L的真空容器中，片刻后出现红棕色，这是NO2生 成的标志，最后容器内气体颜色深度不变，容器内已 处于平衡状态。 化学平衡

化学平衡 N,0,无色)仁2N0,(红棕色) 此体系中各物质之间的定量关系如下： 原始浓度 平衡浓度 NO, 0.000 0.120 N204 0.100 0.040 随着反应的进行，反应物NO4的浓度不断降低， 正反应速度逐渐减慢；产物NO,的浓度不断增大，逆 反应速度逐渐加快。经过一段时间，正反应速度和逆 反应速度相等了，N2O,和NO2的浓度不再变化，这时 建立了化学平衡。 正逆反应速度相等时体系所处的状态称为化学平 衡。化学平衡是一种“动态平衡

N2O4 (无色)2NO2 (红棕色) 此体系中各物质之间的定量关系如下： 原始浓度 平衡浓度 NO2 0.000 0.120 N2O4 0.100 0.040 随着反应的进行，反应物N2O4的浓度不断降低， 正反应速度逐渐减慢；产物NO2的浓度不断增大，逆 反应速度逐渐加快。经过一段时间，正反应速度和逆 反应速度相等了，N2O4和NO2的浓度不再变化，这时 建立了化学平衡。 正逆反应速度相等时体系所处的状态称为化学平 衡。化学平衡是一种“动态平衡”。 化学平衡

化学平衡 反应速度” V正 化学平衡 V正=V逆 V逆 时间t

化学平衡 反 应 速 度 v 时间t ｖ正 ｖ逆 ｖ正=ｖ逆 化学平衡

化学平衡 化学平衡状态有以下几个重要特点： 1.只有在恒温下，封闭体系中进行的可逆反应才 能建立化学平衡，这是建立平衡的前提； 2.正、逆反应速度相等是平衡建立的条件； 3达到平衡时各物质的浓度都不再随时间改变， 这是建立平衡的标志； 4.化学平衡是有条件的平衡，当外界条件改变时， 正、逆反应速度要发生变化，原平衡受到破坏，直到 建立新的动态平衡； 5.可逆反应可从左自右达到平衡状态，也可从右 向左达到平衡状态。 0

化学平衡状态有以下几个重要特点： ⒈只有在恒温下，封闭体系中进行的可逆反应才 能建立化学平衡，这是建立平衡的前提； ⒉正、逆反应速度相等是平衡建立的条件； ⒊达到平衡时各物质的浓度都不再随时间改变， 这是建立平衡的标志； ⒋化学平衡是有条件的平衡，当外界条件改变时， 正、逆反应速度要发生变化，原平衡受到破坏，直到 建立新的动态平衡； ⒌可逆反应可从左自右达到平衡状态，也可从右 向左达到平衡状态。 化学平衡

平衡常数 一、化学平衡定律 对于反应：aA+bB占dD+eE 在一定温度下达到平衡时，反应物和产物的平衡 浓度有如下关系。（此推导在物理化学中讲） [D]d[El/([Ala[B]b)=Kc [一代表平衡浓度，与通常（初始和未达平衡时的） 浓度(c)表示有区别。 Kc称为平衡常数 可表示为：在一定温度下，某个可逆反应达到平 衡时、产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次 方的乘积之比是一个常数。这个关系称为化学平衡定 律。 此式开始也是由实验得出的，后来也可以用理论 来证明。（物理化学中才讲）

一、化学平衡定律 对于反应:aA+bBdD+eE 在一定温度下达到平衡时，反应物和产物的平衡 浓度有如下关系。(此推导在物理化学中讲) [D]d [E]e /([A]a [B]b )=Kc [ ]─代表平衡浓度，与通常(初始和未达平衡时的) 浓度(c)表示有区别。 Kc称为平衡常数 可表示为：在一定温度下，某个可逆反应达到平 衡时、产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次 方的乘积之比是一个常数。这个关系称为化学平衡定 律。 此式开始也是由实验得出的，后来也可以用理论 来证明。(物理化学中才讲) 平衡常数

平衡常数 例1：合成氨的反应N,+3H,与2NH,在某温度下各物 质的浓度平衡是：N2=3molL,H2]=9moL',NH =4moL1求该反应的平衡常数和N2、H,的初始浓度。 解：①求平衡常数Kc Kc=NH32/(N2JH3)=16/3×93)=7.32×10-3 ②求N,、H,的初始浓度。 N2+3H2与2NH3 反应1摩尔N,同时需3molH,生成2 molNH? N2+3H2与 2NH3 平衡3moL19moL1 4mol-L-1 初始(3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答：Kc=7.32×10-3,初始N2小、H2为5、15moL1

平衡常数 例1:合成氨的反应N2 +3H22NH3在某温度下各物 质的浓度平衡是:[N2 ]=3mol·L-1 ,[H2 ]=9mol·L-1 ,[NH3 ] =4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。 解：①求平衡常数Kc Kc=[NH3 ] 2 /([N2 ][H2 ] 3 )=16/(3×9 3 )=7.32×10-3 ②求N2、H2的初始浓度。 N2 +3H22NH3 反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3 N2 + 3H2  2NH3 平衡3mol·L-1 9mol·L-1 4mol·L-1 初始(3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答:Kc=7.32×10-3 ,初始[N2 ]、[H2 ]为5、15mol·L-1

平衡常数 二、书写平衡常数关系式的规则 1.如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度 不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变 的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶 质的浓度。如： CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) Kc=[CO2] C02(g)+H,(g)车C0(g)+H,00) KC=[COV(ICO2][HD) 2稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度 也不必写在平衡关系式中，如： Cr,0,2-+H,02Cr02-+2H Kc=[Cr0,2]2H]2/ICr20,2]

二、书写平衡常数关系式的规则 ⒈如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度 不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变 的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶 质的浓度。如： CaCO3 (s)CaO(s)+CO2 (g) Kc=[CO2 ] CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(l) Kc=[CO]/([CO2 ][H2 ]) ⒉稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度 也不必写在平衡关系式中，如： Cr2O7 2-+H2O2CrO4 2-+2H+ Kc=[CrO4 2- ] 2 [H+ ] 2 /[Cr2O7 2- ] 平衡常数

平衡常数 3.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反 应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关 系式中。如酒精和醋酸的液相反应 C2HOH+CH COOHSCHCOOC2H3+H2O KC=ICH,COOC2H3JHO(IC2HOHJICHCOOHD) 4.同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表 示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相 应的平衡常数

平衡常数 3.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反 应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关 系式中。如酒精和醋酸的液相反应 C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5 +H2O Kc=[CH3COOC2H5 ][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH]) 4.同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表 示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相 应的平衡常数

平衡常数 例如：373K时N20,和NO2的平衡体系。 N204(g)占2N02(g) KC=[NO2]2/N,O] 2N204(g)54N02(g) KC=INO214/IN2O12 2NO2g5N204(g) KC=IN2Ol/INO2]2 即K2=K2=1/K32 所以平衡常数必须与反应方程式相互对应。 4对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以 用平衡时的（物质的量）浓度表示外，也可以用平衡时各 气体的分压来表示。如： N2+3H,台2NH3 可写出两个平衡常数关系式 KC=[NH3P2/([N2][H213)Kp=p2(NH/IP(N2P3(H2] PNH,)、pN)、p,)为平衡时各气体的分压力

例如：373K时N2O4和NO2的平衡体系。 N2O4 (g)2NO2 (g) Kc=[NO2 ] 2 /[N2O4 ] 2N2O4 (g)4NO2 (g) Kc=[NO2 ] 4 /[N2O4 ] 2 2NO2 (g)N2O4 (g) Kc=[N2O4 ]/[NO2 ] 2 即K1 2=K2 =1/K3 2 所以平衡常数必须与反应方程式相互对应。 ⒋对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以 用平衡时的(物质的量)浓度表示外，也可以用平衡时各 气体的分压来表示。如： N2 +3H22NH3 可写出两个平衡常数关系式 Kc=[NH3 ] 2 /([N2 ][H2 ] 3 ) Kp=p 2 (NH3 )/[p(N2 )p 3 (H2 )] p(NH3 )、p(N2 )、p(H2 )为平衡时各气体的分压力。 平衡常数