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1、General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,第五章 化学平衡,Chapter 5 Chemical Equilibrium,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,本章具体要求,理解化学平衡，多重平衡，平衡移动的意义;掌握平衡常数的书写以及计算；掌握平衡常数与标准摩尔吉布斯自由能变的关系；熟悉通过Q和K的比较判断化学反应进行的方向;掌握各种影响因素对化学平衡移动的影响；掌握化学平衡的相关计算。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibr
2、ium,第一节 化学平衡状态,1、化学平衡状态(chemical equilibrium state),可逆反应：在一定条件下，既可正向进行又可逆向进行的化学反应。大多数化学反应都是可逆的。,对于任一可逆反应：,G = 0 ，反应处于平衡状态,什么是平衡状态？,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,正,逆,化学平衡状态,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,化学平衡的定义：,在一定条件下,当反应向正、逆两个方向进行的“推动力”都等于零时的状态,即正逆反应速率相等的状态称为化学
3、平衡。此时：,化学平衡的特征：, 只有在恒温条件下，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。 平衡态下系统的组成不再随时间而变化，这是建立平衡的标志。 正，逆反应的“推动力”都为零(此时，r正=r逆)是建立平衡的条件。 化学平衡是动态平衡。 平衡状态是封闭体系中可逆反应进行的最大限度。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,动态平衡,反应平衡时，反应并未停止，只是正反应速率和逆反应 速率相等，但都不为零。平衡是暂时的，改变条件旧平衡会被打破，进而建立新的平衡。,General Chemistry Chapter
4、 5 Chemical Equilibrium,2、平衡常数(equilibrium constant),(1) 实验平衡常数(experimental equilibrium constant)【K】,实验证明，对于一个可逆反应，不论起始浓度和方向如何，体系总是自发地趋向于平衡状态；且建立平衡时，各物质浓度之间存在一个不变的定量关系。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,对于任一可逆反应：,达到平衡时，平衡浓度(ceq)之间的定量关系为：,Kc为浓度平衡常数，表示一定温度下，反应达到平衡时，产物浓度以方程式中计量系数为指数的幂的乘
5、积与反应物浓度以方程式中计量系数为指数的幂的乘积之比。,如果是气相反应，平衡时各物质分压(peq)之间的定量关系为：,Kp为压力平衡常数,注意：Kc和Kp有量纲，单位不为1；取决于( e+f ) - ( a+b )。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,(2) 标准平衡常数(standard equilibrium constant)【K】,对于任一可逆反应：,如果是气相反应，标准状况下，标准平衡常数为：,如果是溶液中的反应，标准状况下，标准平衡常数为：,注意：在量纲上，K与Kc和Kp不同，单位为1。,General Chemist
6、ry Chapter 5 Chemical Equilibrium,(3) K与Kc和Kp的关系,对于任一可逆反应：,其中： = ( e+f ) - ( a+b ),同理：,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,(4) 标准平衡常数的书写,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,(5) 平衡常数的意义,平衡常数是反应进行程度的标志。 K越大反应进行得程度越大，即反应进行的越完全。反之， K越小反应进行得程度越小，即反应进行的越不完全。平衡常数与反应的本质和温度有关，而与起始浓度
7、（分压）无关。起始浓度不同，平衡浓度也不同。但是只要温度一定，平衡常数就一定。平衡常数是特殊的反应商，即反应达到平衡时的反应商。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,3、多重平衡原理(multiple equilibrium principle),(1) 多重平衡系统,通常所见的化学平衡系统，往往同时包含多个相互有关的平衡，系统中有些物质同时参加多个平衡，这样的平衡系统称为多重平衡系统。,(2) 多重平衡系统的特征,系统中的多个平衡不是独立存在的，而是相互联系的。系统中同时参与多个平衡的某一组分的平衡浓度（或分压）只有一个，且同时满
8、足其参加的所有平衡。系统达到平衡时，其中各个反应必须同时达到平衡。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,(3) 多重平衡原理,例如：,反应方程式：,=+,平衡常数：,若一个反应是由多个反应组合而成的，则总反应的平衡常数等于个分反应的平衡常数的乘积。,多重平衡原理,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,4、平衡常数的计算,题型：求K；平衡浓度；转化率,解题步骤： 写出配平的化学方程式； 列出起始浓度和平衡浓度； 将平衡浓度代入K的表达式，进行计算。,General Chemi
9、stry Chapter 5 Chemical Equilibrium,Example 1,解：,该反应在1133K时的标准平衡常数为：,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,Example 2,解：,(1) 设平衡时有x moldm-3的H2发生了反应,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,x =0.77,I2的平衡转化率为 (0.771.00) 100%=77%,ceq (HI) 1.54(moldm-3),ceq (H2)ceq (I2)0.23(moldm-3),(2
10、) 设开始时c(H2)=xmoldm-3，c(I2)=ymoldm-3,始态浓度/(mo1dm-3) x y 0,平衡浓度/(mo1dm-3) x-0.9y y-0.9y 1.8y,x/y = 1.6,开始时H2和I2的浓度比为1.6 : 1.0时，I2 的平衡转化率可达90%。,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,Example 3,解：,设始态 p(PCl3)=p(Cl2)=x kPa,始态分压(kPa) x x 0,平衡分压(kPa) x - p x p p ,General Chemistry Chapter 5 Chemi
11、cal Equilibrium,x =214.155 (kPa),(2) (p /x)100 47.0%,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,第二节 平衡常数与标准自由能变,1、平衡常数与标准自由能变的关系 (relation of equilibrium constant and standard free energy changes),rGm (T) = rGm(T) + RTlnQ,反应达到平衡时：,rGm (T) = rGm(T) + RTlnK=0, rGm(T) = - RTlnK,or rGm(T) = - 2.303RTlgK,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,2、反应体系中平衡的判断,rGm (T) = rGm(T) + RTlnQ,rGm(T) = - RTlnK,rGm (T) = -RTlnK + RTlnQ =RTln(Q/K),QK , rGm (T) 0，反应正向自发进行； Q=K , rGm (T) = 0，反应处于平衡状态； QK , rGm (T) 0，反应正向非自发，逆向自发进行。,任意条件下，化学反应自发性的判断：,General Chemistry Chapter 5 Chemical Equilibrium,
