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无机化学 教师：唐定国 电话：159 7143 2450 电邮：grinner@263.net 房间：化学楼217室 第五章 化学平衡 化学反应的可逆性和化学平衡 标准平衡常数及其计算 化学平衡的移动 浓度的影响 压力的影响 温度的影响 化学反应的可逆性和化学平衡 化学反应的可逆性 可逆反应 弱可逆反应 不可逆反应 化学反应的可逆性和化学平衡 化学平衡 0 s时，反应开始：c(H2)，c(I2) 较大，c(HI) = 0，v正较大，v逆为 0； 2000 s时，反应进行中：c(H2)，c(I2)减小，v正减小，c(HI)增大，v逆增大； 4850 s时，反应完成：v正 = v逆，体系组成不变，达到平衡状态。 定义 可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，此时建立了化学平衡。 V正 = V逆 （≠0） 特点 化学平衡是动态平衡。 封闭体系中，可逆反应会自发趋于化学平衡。 化学平衡可以从正、逆两个方向达到。 化学平衡是可逆反应进行的最大限度。 旧的平衡破坏了，又会建立起新的平衡。 A + B ? C + D 标准平衡常数及其计算 标准平衡常数 稀溶液中反应的标准平衡常数 气体混合物反应的标准平衡常数 例：写出下列反应的平衡常数表达式，说出它们之间的关系。 N2(g) + 3H2(g) ? 2NH3(g) K1? 1/2N2(g) + 3/2H2(g) ? NH3(g) K2? NH3(g) ? 1/2N2(g) + 3/2H2(g) K3? 解： 非均相反应的标准平衡常数 一般地， 固体和纯液体不写入平衡常数的表达式： 例：写出下列反应的标准平衡常数 标准平衡常数的特点 标准平衡常数K?与温度有关，与浓度或分压无关。 K?是一个无量纲的物理量。 标准平衡常数的数值和标准平衡常数的表达式都与化学反应方程式的写法有关。 多重平衡原理 如果由多个反应的计量式经过线性组合（相加或相减）得到一个总的化学计量式，则总反应的标准平衡常数等于各反应的标准平衡常数的乘积或除商。 例：已知25℃时， 2BrCl(g) ? Cl2(g) + Br2(g) K1?=0.45 I2(g) + Br2(g) ? 2IBr(g) K2?=0.051 计算反应2BrCl(g) + I2(g) ? Cl2(g) + 2IBr(g)的K3?。 解：因为反应(1) + 反应(2) = 反应(3)，所以 标准平衡常数及其计算 转化率 B物质的平衡转化率α(B)被定义为： 式中： n0(B)为反应开始时B的物质的量； neq(B)为平衡时B的物质的量。 K?越大，往往α(B)也越大，反应程度越大。 例：恒温恒容下，GeO(g)与W2O6(g) 反应生成GeWO4(g)： 2GeO(g) + W2O6(g) ? 2GeWO4(g) 若反应开始时，GeO和W2O6的分压均为100.0 kPa，平衡时GeWO4(g)的分压为98.0 kPa。求平衡时GeO和W2O6的分压、平衡转化率以及反应的标准平衡常数。 解： 标准平衡常数为： 例：某温度时，反应CO(g) + H2O(g) ? H2(g) + CO2(g)的K? = 9。若用0.020 mol CO(g)和0.020 mol H2O(g)作用于1 L容器中，计算在这种条件下，CO的转化率最大是多少？ 解：设平衡时有x mol CO2和H2生成，则： 化学平衡的移动 化学平衡都是相对的、暂时的。当外界条件改变时，平衡就会被破坏，各种物质的浓度（或分压）也会改变，反应将继续进行，直到在新的条件下建立新的平衡。这种由于条件变化导致化学平衡移动的过程，称为化学平衡的移动。 化学平衡的移动 反应商 对于一般的化学反应： 若 J K?，则反应正向进行； 若 J = K?，则体系处于平衡状态； 若 J K?，则反应逆向进行。 化学平衡的移动 浓度对化学平衡的影响 对于溶液中的化学反应，平衡时，J = K?。 当c(反应物)增大或c(生成物)减小时，J K?，平衡向正向移动； 当c(反应物)减小或c(生成物)增大时，J K?，平衡向逆向移动。 例：25℃时，反应Fe2+(aq) + Ag+(aq) ? Fe3+(aq) + Ag(s)的K? = 3.2。 (1)当c(Ag+)=1.00×10-2 mol·L-1， c(Fe2+)=0.100 mol·L-1，c(Fe3+)=1.00×10-3 mol·L-1时，反应向哪一方向进行? (2)平衡时，Ag+、Fe2+、Fe3+的浓度各为多少? (3)Ag+的转化