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1、第二章第二章 化学平衡化学平衡（Chemical Equilibrium）n一.化学反应的可逆性（Reversibility）和可逆反应（Reversible reactions）n绝大多数化学反应都有一定可逆性： 例如： CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (水煤气) N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 可逆性显著 Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) 可逆程度小n只有极少数反应是“不可逆的” （单向反应） ： 例如：2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g) 可逆反应在同一条件（温度、压力、浓度等）下，能同时向
2、两个相反方向进行的反应。 无机化学“可逆反应”热力学“可逆过程” （无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”） 二、化学平衡的概念n（一一）定定义义可可逆逆反反应应在在一一定定条条件件下下，正正反反应应速速率率等等于于逆逆反反应应速速率率时时，反反应应体体系系所所处处的的状状态态，称称为为“化学平衡化学平衡”。n例：例：N2O4(g) 2 NO2(g) 无色无色 红棕色红棕色n 在373K恒温槽中反应一段时间后，反应混合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡时N2O4、NO2浓度（表3.1）。二、化学平衡的概念（续）n N2O4(g) 2 NO2(g)n表3.1 N2O4-NO2体系的平
3、衡浓度（373K）次序 起始浓度 浓度变化 平衡浓度 NONO2 2 2 2 /N/N2 2O O4 4 /moldm-3 /moldm-3 /moldm-31 从反应 N2O4 0.100 -0.060 0.040 0.36 物开始 NO2 0 +0.120 0.120 2 从产物 N2O4 0 +0.014 0.014 0.37 开始 NO2 0.100 -0.028 0.072 3 从反应混 N2O4 0.100 -0.030 0.072 0.37 合物开始 NO2 0.100 +0.060 0.160 二、化学平衡的概念（续）n平衡时 NONO2 2 2 2 /N/N2 2O O4 4
4、 不变， 即达到一个“常数”称为“平衡常数”（K）。 N2O4(g) 2 NO2(g) K = NONO2 2 2 2 /N/N2 2O O4 4 = 0.37 = 0.37 （373 K373 K）（二）平衡常数（二）平衡常数（Equilibrium constantsEquilibrium constants） 1.1.定定义义：在在一一定定温温度度下下，可可逆逆反反应应达达到到平平衡衡时时，产产物物浓浓度度的的方方程程式式计计量量系系数数次次方方的的乘乘积积与与反反应应物物计计量量系系数数次方的乘积之比，为一常数，称为次方的乘积之比，为一常数，称为“平衡常数平衡常数”。 符号：符号：K
5、K 。这一规律称为这一规律称为“化学平衡定律化学平衡定律”。 （二）平衡常数（续）（二）平衡常数（续）n2.平衡常数的意义n 表示在一定条件下，可逆反应所能进行的极限。n K，正反应彻底。n 通常：K 107，正反应单向n K K rn逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除总压力降低的影响。 3-3化学平衡的移动（续）n三、温度对化学平衡的影响n把Vant Hoff等温式与吉布斯一赫姆霍兹方程结合来讨论。n封闭体系，热力学平衡常数K r（或K ）只是温度T 的函数。n推导K r与T 的关系:3-3化学平衡的移动（续）n由标态下Vant Hoff等温式 G = -RT lnK
6、r (封闭体系、等温、不做非体积功封闭体系、等温、不做非体积功)n标态下吉一赫方程为： G = H - TS (封闭体系、等温、不做非体积功封闭体系、等温、不做非体积功)n代入上式 得，n H - TS = -RT lnK r lnK r = (-H /RT ) + (S /R) （3-10） （3-10）式称为Vant Hoff方程. 3-3化学平衡的移动（续）nT 不大，无相变： H T H 298 , S T S 298 lnK1 r = (-H /RT 1) + (S /R) （1）lnK 2 r = (-H /RT 2) + (S /R) （2）（2）- （1）：ln（K2 r /K
7、1 r ） = (H /R) (T 2 -T 1)/ (T 2T 1) (3-11) 3-3化学平衡的移动（续）ln（K2 r /K1 r ）= (H /R) (T 2 -T 1)/ (T 2T 1) H 0 吸热, T 2 T 1 : K2r K1r H 0 放热, T 2 T 1 : K2r K1rn温度 ，平衡向吸热反应方向移动， 且K r 改变n温度 ，平衡向放热反应方向移动， 且K r 改变3-3化学平衡的移（续）例：N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(g) H = - 92.2 kJ.mol-1 ( 放热) T1=298 K， Kp1=6.2105 T2=473 K ，
8、Kp2=6.210-1 T3=673 K ， Kp3=6.010-4 即 T ，平衡向放热反应（正反应）的方向移动，且Kp 。 3-3化学平衡的移动（续）求H 和S 值: n由（3-10）式（教科书P.113，6-8式）: lgK r = (-H /2.303RT ) + (S / 2.303R)作出 lgK r (1/T ) 图。 其斜率为(-H /2.303R) 截距为(S / 2.303R) 可求出热力学函数H 和S 值。 3-3化学平衡的移动（续）n一、浓度对化学平衡的影响n提高物提高物反应物物浓度，平衡向平衡向正反应方向移方向移，但但 K r 不变。n二、压力对化学平衡的影响 提高提
9、高总压力总压力，平衡向，平衡向气体分子总数减小的反应气体分子总数减小的反应方向移动方向移动，但但K r 不变。n三、温度对化学平衡的影响n温度 ，平衡向吸热反应方向移动， 且K r 改变。3-3化学平衡的移（续）n小小结结：浓度、压力、温度对平衡的影响 Le-Chateliers Principle（勒一夏特里原理）。 对于已达平衡的体系，若改变平衡体系的条件（浓度、压力、温度）之一，平衡将向解除这一改变的方向移动。 四、催化剂n 使用（正）催化剂能同等程度的提高正、逆反应的速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡移动，也不会改变平衡常数值。 第3章作业n教材教材p.65 67 :n5, 6, 8, 11, 13, 15, 16, 24
