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1、研究化学平衡的目的实际生产中除了获得优质产品外，还需要知道： 如何控制反应条件，使反应按人们所需要的方向进行； 在给定条件下，反应进行的最高限度是什么?即高产率、低成本。 这就需要找出反应体系达平衡时的温度、压力与各种物质的量及浓度的关系，以指导工业生产，此即研究化学平衡的主要目的。 化学平衡某个反应发生后，其进行的程度或限某个反应发生后，其进行的程度或限度，即度，即。 本章主要介绍化学平衡的概念、平衡本章主要介绍化学平衡的概念、平衡常数表达式的书写、及诸外界因素对化学常数表达式的书写、及诸外界因素对化学平衡的影响。平衡的影响。第三章化学平衡第三章化学平衡第一节第一节标准平衡常数标准平衡常数第
2、二节第二节可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡标准平衡常数的测定与计算标准平衡常数的测定与计算 第三节第三节标准平衡常数的应用标准平衡常数的应用第四节第四节化学平衡的移动化学平衡的移动第五节第五节教学目的与要求教学目的与要求了解可逆反应，惰性气体对化学平衡的影了解可逆反应，惰性气体对化学平衡的影响；响；熟悉化学平衡和标准平衡常数的概念；熟悉化学平衡和标准平衡常数的概念；掌握标准平衡常数表达式的书写；用热力掌握标准平衡常数表达式的书写；用热力学数据或多重平衡规则计算标准平衡常数；学数据或多重平衡规则计算标准平衡常数；浓度、压力、温度对化学平衡的影响。浓度、压力、温度对化学平衡的影响。本章重点本章
3、重点标准平衡常数的表达式；标准平衡常数的表达式；用热力学数据计算标准平衡常数；用热力学数据计算标准平衡常数；用多重平衡规则计算标准平衡常数；用多重平衡规则计算标准平衡常数；判断反应进行的限度判断反应进行的限度浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响标准平衡常数的测定与计算标准平衡常数的测定与计算 本章难点本章难点第一节可逆反应与化学平衡第一节可逆反应与化学平衡一、可逆反应一、可逆反应二、化学平衡二、化学平衡一、可逆反应有些化学反应是可逆的。如：有些化学反应是可逆的。如：（reversible reaction）：在同）：在同一条件下，反应既可以按方程式从左向右（一条件下，反应既可以按方程式从左
4、向右（反应）进行，也可以从右向左（反应）进行，也可以从右向左（反应）反应）进行。进行。22H (g)I (g)2HI(g)不可逆反应 有些化学反应在某一方向上有很大的倾有些化学反应在某一方向上有很大的倾向向，我们常把这些反应我们常把这些反应不可逆反应不可逆反应。如如:+-Ag (aq)I (aq)AgI(s) 实际上，大多数反应不能进行到底，只实际上，大多数反应不能进行到底，只有一部分反应物能转变为产物。有一部分反应物能转变为产物。222H1/ 2OH O二、化学平衡正反应速率正反应速率逆反应速率时体系所处逆反应速率时体系所处的状态叫做化学平衡的状态叫做化学平衡(Chemical equili
5、brium)。可逆反应总是可逆反应总是于化学平于化学平衡。衡。化学平衡的特征：正逆反应速率相等：正逆反应速率相等，即即v正正= =v逆逆；：反应物和生成物的浓度不随时间：反应物和生成物的浓度不随时间的改变而改变；的改变而改变； 是一种是一种。二、化学平衡四大平衡 化学平衡符合热力学平衡状态特征，化学平衡符合热力学平衡状态特征，遵守热力学规律（如：遵守热力学规律（如： G0）。）。 化学平衡包括解离平衡、沉淀化学平衡包括解离平衡、沉淀-溶解平溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡，称为衡、配位平衡、氧化还原平衡，称为。解离平衡+-HAc(aq)H (aq)Ac (aq)沉淀-溶解平衡2+2-44BaS
6、O (s)Ba(aq)SO (aq)配位平衡2+2+343Cu(NH ) (aq)Cu(aq)4NH (aq)氧化还原平衡2+2+Zn(s)Cu (aq)Zn (aq)Cu(s)RE化学平衡定律化学平衡定律在一定温度下，可逆反应达化学平衡时，在一定温度下，可逆反应达化学平衡时，体系中各物质的浓度不再随时间改变。则产体系中各物质的浓度不再随时间改变。则产物的物的以方程式中该物质化学式前的计量以方程式中该物质化学式前的计量系数为乘幂的乘积与反应物的浓度以其计量系数为乘幂的乘积与反应物的浓度以其计量系数为系数为是一个常数，称为化是一个常数，称为化学平衡常数。学平衡常数。平衡常数表达式平衡常数表达式该
7、比例系数该比例系数K叫做反应在温度叫做反应在温度T时的时的。由实验直接测定的，称为。由实验直接测定的，称为。标准状态时，由热力学定律。标准状态时，由热力学定律间接求算的，称为间接求算的，称为。ABDEDE ABdeababdeK同一反应，温度相等，同一反应，温度相等， K大小一样，即大小一样，即K与反应与反应无关无关平衡常数平衡常数化学反应化学反应 温度温度 平衡常数平衡常数 2HI(g) H2(g)I2(g) 698.1 1.84 10-2 N2O4(g) 2NO2(g) 373 0.36423 3.2N2(g)O2(g) 2NO(g) 300 3.84 10-31 1500 6.15 10
8、-6 同一反应，温度不同，同一反应，温度不同，K大小不同，即大小不同，即K与与有关有关 不同反应，不同反应， K大小不同，即大小不同，即K与与有关有关平衡常数平衡常数平衡常数的物理意义平衡常数的物理意义平衡常数表达了平衡常数表达了反应进行的反应进行的。K值越大，达平衡时正反应进行得越值越大，达平衡时正反应进行得越彻底，产物的量越多。彻底，产物的量越多。浓度平衡常数浓度平衡常数Kc对液体反应，对液体反应，易测定，平衡常易测定，平衡常数常用浓度平衡常数数常用浓度平衡常数Kc表示，如表示，如+-+-HAc(aq)H (aq)Ac (aq)H Ac HAccK 压力平衡常数压力平衡常数Kp对气体反应，
9、多用平衡时混合气体中各对气体反应，多用平衡时混合气体中各物质物质间的关系来表示，称为压力平衡常间的关系来表示，称为压力平衡常数数Kp，如，如3222232NH3NHN (g)3H (g)2NH (g) ppKpp3222232NH3NHN (g)3H (g)2NH (g) ppKppKc和和Kp关系关系气体反应也可用浓度平衡常数表示，气体反应也可用浓度平衡常数表示，如如而而23322NH N H cK 气体反应的气体反应的Kc和和Kp关系推导如下，对反关系推导如下，对反应应A(g)B(g)D(g)E(g)abdeKc和和Kp关系关系(D)(E)(A)(B)depabRTRTKRTRT() ()
10、D E()A Bded ea babRT ()()()npcKKRTndeab 其中Kc和和Kp关系关系气体反应的气体反应的Kc和和Kp关系推导如下，对反关系推导如下，对反应应A(g)B(g)D(g)E(g)abde第二节标准平衡常数第二节标准平衡常数一、标准平衡常数的定义一、标准平衡常数的定义二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式 化学反应可用通式表示如下：化学反应可用通式表示如下： ABCABC0A(cd)B(aq)C(g)温度温度T时，反应的标准摩尔吉布斯自由能变为：时，反应的标准摩尔吉布斯自由能变为：rmAm, ABm, BCm, CABCGGGG（T）（T）（T）（T）在国家标
11、准中，标准平衡常数定义为：在国家标准中，标准平衡常数定义为：rm exp(/)KGRT上式常改写为：上式常改写为：rmlnGRTK def 一、标准平衡常数的定义 标准平衡常数的特点 K 的单位为的单位为1 1。 K 只与反应的本性和温度有关，与浓度或只与反应的本性和温度有关，与浓度或分压无关；分压无关；标准平衡常数与反应物和产物的性质及标准标准平衡常数与反应物和产物的性质及标准状态的定义有关状态的定义有关 ；标准平衡常数与化学反应方程的写法有关；标准平衡常数与化学反应方程的写法有关； 一、标准平衡常数的定义对任意化学反应：对任意化学反应：ABCABC0A(cd)B(aq)C(g)二、标准平衡
12、常数表达式二、标准平衡常数表达式反应的摩尔吉布斯自由能变为：反应的摩尔吉布斯自由能变为：CBCBrmBClnlnpcGRTKRTcp 由上式可得：由上式可得：BCeq, Beq, CBCcpKcp式式(3-4)()()()()aqaqaeq,Deq,Eeq,Aeqaqq,BABDEdeababdeccccKcccc 表示标准浓度，表示标准浓度， 等表等表示相对平衡浓度，以后示相对平衡浓度，以后 略去不写。略去不写。-1=1mol Lc,eq Accc对对溶液溶液的反应：的反应：重要重要二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式 表示标准压力，表示标准压力， 等表等表示相对平衡分压，示相对平衡
13、分压， 常略去不写。常略去不写。A( )B( )D( )E(gggg)abde=100kPapeq,Appp对对气体气体的反应：的反应：eq,Deq,Eeq,Aeq,BdeabppppKpppp重要重要二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式书写注意书写注意 各物质的浓度（分压）均为化学各物质的浓度（分压）均为化学时的时的浓度（分压）；浓度（分压）；对每一个浓度项（分压项）作对每一个浓度项（分压项）作处理，处理，为为1。重要重要二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式(aq)(aq)(aq)(aq)eq,Deq,Eeq,Deq,Eeq,Aeq,Beq,Aeq,BABDE= dedeab
14、ababdeccccccKcccccc书写注意书写注意 反应中有反应中有或或参加，其浓度视参加，其浓度视为常数，不写入标准平衡常数表达式中；如为常数，不写入标准平衡常数表达式中；如2+2-44BaSO (s)Ba (aq)SO (aq)2+2-eqeq4cBacSOccK（）（）重要重要二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式2+2-2+2-eqeq44cBa cSO =Ba SO K或：（）（）以以的稀溶液反应中，水的浓度视的稀溶液反应中，水的浓度视为常数为常数，不写入标准平衡常数表达式中，不写入标准平衡常数表达式中；如；如+-2H O(l)H (aq)OH (aq)+-eqeqcH c
15、OH K（）（）书写注意书写注意二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式 K 表达式必须与方程式表达式必须与方程式，方程，方程式写法不同，其表达式也不同；如式写法不同，其表达式也不同；如 +-2+-eqeqH O(l)H (aq)OH (aq) cH cOH K（）（）+-2+-2eqeq22H O(l)H (aq)OH (aq) cH 2cO2HK（）（）书写注意书写注意二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式而：而： 正、逆反应的正、逆反应的K 互为互为；如；如+-2+-eqeqH O(l)H (aq)OH (aq) cH cOH K（）（）+-2+-eqeqH (aq)OH (a
16、q)H O(l)1 cH cOH K（）（）书写注意书写注意二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式而：而：例题 例例 3-1 写出下列反应的标准平衡常数表达式：写出下列反应的标准平衡常数表达式： （1）N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) （2）Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq) （3）ZnS(s) + 2H3O+(aq) Zn2+(aq) + H2S(g) + 2H2O(l) 解解：上述反应的标准平衡常数表达式分别为：上述反应的标准平衡常数表达式分别为： 2eq33eq2eq2(NH )/(1)(N )/ (H )/ppKpppp
17、4+2+2eqeq2+3+2eqeq(Sn)/ (Fe )/(2)(Sn)/ (Fe )/ccccKcccc2+eqeq2+2eq3(Zn )/ (H S)/(3)(H O )/cpKcccp标准平衡常数与经验平衡常数区别标准平衡常数与经验平衡常数区别 K 表达式中的平衡浓度是表达式中的平衡浓度是，如：，如： pA/p 、cA/c K ，与物质的平衡浓度单位无关，与物质的平衡浓度单位无关对于对于平衡同样可以表示平衡同样可以表示。如如既有既有液相又有气体参液相又有气体参与与的的反应反应二、标准平衡常数表达式二、标准平衡常数表达式平衡常数其他习惯表示法称为经验平衡常平衡常数其他习惯表示法称为经验平
18、衡常数，如：数，如： Kc，Kp一、标准平衡常数的测定一、标准平衡常数的测定二、标准平衡常数的计算二、标准平衡常数的计算第三节 标准平衡常数的测定与计算 标准平衡常数可以通过标准平衡常数可以通过实验实验测定。利用实验测定。利用实验测定出某温度下反应物和产物的平衡浓度或平衡测定出某温度下反应物和产物的平衡浓度或平衡分压，就能计算出标准平衡常数。分压，就能计算出标准平衡常数。 测定反应物和产物的平衡浓度或平衡分压可测定反应物和产物的平衡浓度或平衡分压可采用采用物理方法物理方法或或化学方法化学方法。物理方法是测定与平。物理方法是测定与平衡压力或平衡浓度成正比的物理量，其优点是不衡压力或平衡浓度成正比
19、的物理量，其优点是不影响平衡状态，且测定速率快。化学方法是直接影响平衡状态，且测定速率快。化学方法是直接测定化学平衡的组成。测定化学平衡的组成。例题一、标准平衡常数的测定一、标准平衡常数的测定 例例 3-2 在在 520 K 时，在一个抽出空气的密时，在一个抽出空气的密闭容器中放入闭容器中放入 NH4Cl 晶体，当化学反应达到平晶体，当化学反应达到平衡后，测得总压力为衡后，测得总压力为 5.066 kPa。计算。计算 NH4Cl 晶晶体分解反应的标准平衡常数。体分解反应的标准平衡常数。 解解：NH4Cl 晶体分解反应方程式为：晶体分解反应方程式为：NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g
20、)由反应方程式，可知由反应方程式，可知 NH3(g) 和和 HCl(g) 的平衡的平衡分压相等。分压相等。NH3(g) 和和 HCl(g) 的平衡的平衡分压分压为为eq3eqeq1(NH )(HCl)21 5.066 kPa2.533 kPa2ppp 根据反应方程式，NH4Cl(s) 分解反应的标准平衡常数为 Beq, BBeq3eq24(/) (NH )/(HCl)/ (2.533/100)6.42 10KppppppNH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) 标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯自由能变的关系计算公式为：由能变的关系计算公式为：rml
21、n/KGRT 利用热力学数据计算出温度利用热力学数据计算出温度 T 时的标准摩尔吉时的标准摩尔吉布斯自由能变，再利用上式就可求出反应的标准平布斯自由能变，再利用上式就可求出反应的标准平衡常数。衡常数。二、标准平衡常数的计算二、标准平衡常数的计算(一)用热力学数据计算反应的标准平衡常数(式式3-7)重要重要1. 用标准摩尔生成吉布斯自由能计算用标准摩尔生成吉布斯自由能计算rmBfm, BB(298.15 K)(298.15 K)GG例题二、标准平衡常数的计算二、标准平衡常数的计算mrmmff()()iiiiGGG生成物物应反即：即：(一)用热力学数据计算反应的标准平衡常数例例 3-3 298.1
22、5 K 时，时，SO2 (g) 和和 SO3 (g) 的标准摩尔生成的标准摩尔生成吉布斯自由能分别为吉布斯自由能分别为- -300.19kJmol- -1和和- -371.06kJmol1。计算计算 298.15 K 下列反应的标准平衡常数。下列反应的标准平衡常数。 解解：反应的标准摩尔吉布斯自由能变为反应的标准摩尔吉布斯自由能变为:mm3mrm2fff21(SO , g)(SO , g)(O , g)2GGGG 11371.06 ( 300.19)070.87(kJ mol )2 2231SO (g)O (g) SO (g)2 298.15 K 时，反应的标准平衡常数为：时，反应的标准平衡常
23、数为：rm311112ln70.87 10 J mol28.598.314 J molK298.15 K2.6 10GKRTK 298.15 K 时，反应的标准平衡常数为：时，反应的标准平衡常数为：rm311112ln70.87 10 J mol8.314 J molK298.15 K28.592.6 10GKRTK 2.2.用标准摩尔焓变和标准摩尔熵变计算用标准摩尔焓变和标准摩尔熵变计算 rmrmrm( )(298.15 K)(298.15 K)GTHTS 二、标准平衡常数的计算二、标准平衡常数的计算(一)用热力学数据计算反应的标准平衡常数其中：其中：反应相加减，则：反应相加减，则 相加减相
24、加减， 相乘除。相乘除。(二)利用多重平衡规则计算标准平衡常数二、标准平衡常数的计算二、标准平衡常数的计算：在一定条件下，在一个反应系统：在一定条件下，在一个反应系统中一个或多个物种同时参与两个或两个以上中一个或多个物种同时参与两个或两个以上的化学反应，并共同达到化学平衡。的化学反应，并共同达到化学平衡。：参与多个反应的物种的浓度或分：参与多个反应的物种的浓度或分压必须同时满足这些平衡。压必须同时满足这些平衡。 重要重要rmGK由上式得由上式得:lnlnln() iiiiiiRTKRTKRTK 比较得：比较得：()iiiKK多重平衡规则证明如下：多重平衡规则证明如下： 如果某可逆反应由几个可逆
25、反应乘以系一数如果某可逆反应由几个可逆反应乘以系一数后相加得到，则该可逆反应的标准摩尔吉布斯自后相加得到，则该可逆反应的标准摩尔吉布斯自由能变为：由能变为：rmrm, iiiGG多重平衡规则多重平衡规则 如如: SO2(g)O2(g) SO3(g) NO2(g) NO(g)O2(g) ) SO2(g)NO2(g) SO3(g)NO(g) +)123321222222eq,SOeq,NOeq,SOeq,NOeq,O3eq,SOeq,NOeq,NOeq,SOeq,OcccccKccccc例题321KK K1K2K1K2K3K 例例 3-4 298.15 K 时，已知下列可逆反应：时，已知下列可逆反
26、应：3722212N (g)O (g) 2N O(g); 4.8 10K192222N (g)2O (g) 2NO (g); 8.8 10K计算 298.15 K 时可逆反应：2222N O(g) 3O (g) 4NO (g)的标准平衡常数 。 解：2反应(2) + (-1) 反应(1)：上述可逆反应在 298.15 K 时的标准平衡常数为：3K2222N O(g) 3O (g) 4NO (g)21922371()(8.8 10)1.64.8 10KKK第四节标准平衡常数的应用第四节标准平衡常数的应用一、计算平衡组成一、计算平衡组成二、判断化学反应进行的限度二、判断化学反应进行的限度三、预测化
27、学反应的方向三、预测化学反应的方向 标准平衡常数确定了可逆反应中反应标准平衡常数确定了可逆反应中反应物和产物的平衡浓度或平衡分压之间的定物和产物的平衡浓度或平衡分压之间的定量关系。因此，可利用标准平衡常数计算量关系。因此，可利用标准平衡常数计算反应物反应物和和产物产物的的平衡浓度平衡浓度或或平衡分压平衡分压。例题例题一、计算平衡组成 例例 3-5 下列可逆反应：下列可逆反应：FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)在在 1000 时的标准平衡常数时的标准平衡常数 ，如果在，如果在 CO 的分压为的分压为 6000 kPa 的密闭容器加入足量的的密闭容器加入足量的 FeO，计算
28、，计算 CO 和和 CO2 的平衡分压。的平衡分压。 解解： FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) p0/kPa 6000 0 + x peq/kPa 6000- -x x0.50K/kPapx始态平衡(终态) 反应的标准平衡常数表达式为：反应的标准平衡常数表达式为：将平衡分压和标准平衡常数数值代入上式得：将平衡分压和标准平衡常数数值代入上式得： CO 和和 CO2 的平衡分压分别为：的平衡分压分别为： eq2eq(CO )/(CO)/ppKpp kPa /100 kPa0.5(6000)kPa /100 kPa2000 xxxeqeq2(CO)(6000)kPa(600
29、02000)kPa 4000 kPa(CO ) kPa2000 kPapxpx二、判断反应进行的限度二、判断反应进行的限度 K 反映了在给定温度下反应的限度。反映了在给定温度下反应的限度。 利利用用K 值，可以判断可逆反应进行的限值，可以判断可逆反应进行的限度。度。若若反应的反应的K 很大很大，则平衡时产物的浓度，则平衡时产物的浓度或分压比反应物的浓度或分压大得多，说明或分压比反应物的浓度或分压大得多，说明反应物已大部分转化为产物，反应物已大部分转化为产物，反应进行比较反应进行比较完全完全。 可逆反应进行的限度也常用可逆反应进行的限度也常用平衡转化率来表示。来表示。反应物反应物 A 的平衡转化
30、率定义为：的平衡转化率定义为：AA,0A,eqA,0nnndef 例题平衡转化率标准平衡常数和平衡转化率都可以表示反应进标准平衡常数和平衡转化率都可以表示反应进行的限度。但行的限度。但平衡转化率受反应物的起始浓度或起始分压的影响，而标准平衡常数与反应物的起始浓，而标准平衡常数与反应物的起始浓度或起始分压无关。在通常情况下，标准平衡常数度或起始分压无关。在通常情况下，标准平衡常数越大，反应物的平衡转化率也越大。越大，反应物的平衡转化率也越大。 例 3-6 298.15 K 时，可逆反应：Ag+(aq) + Fe2+(aq) Ag(s) + Fe3+(aq)的标准平衡常数 ，试分别计算下列两种情况
31、下 Ag+、Fe2+ 和 Fe3+ 的平衡浓度及 Ag+ 的平衡转化率。 (1) Ag+ 和 Fe2+ 的浓度均为 0.10 molL-1; (2) Ag+ 的浓度为 0.10 molL-1 ，Fe2+ 的浓度为 0.20 molL-1 。 解：该可逆反应的标准平衡常数表达式为：3+eq+2+eqeq(Fe )/(Ag )/ (Fe )/ccKcccc3.0K (1) 设 Fe3+ 的平衡浓度为 x molL-1，则 Ag+ 和 Fe2+ 的平衡浓度均为 (0.10-x)molL-1。23.0(0.10)xx0.020 x 1eq11(Ag )(0.10)mol L (0.100.020)mo
32、l L 0.080 mol L cx211eq(Fe )(0.10)mol L0.080 mol Lcx311eq(Fe ) mol L0.020 mol Lcx Ag+、Fe2+ 和 Fe3+ 的平衡浓度分别为： (2) 设 Fe3+ 的平衡浓度为 y molL-1，则 Ag+和 Fe2+ 的平衡浓度分别为 (0.10 - y) molL-1 和 (0.20-y) molL-1。3.0(0.10)(0.20)yyy0.033y Ag+ 的平衡转化率为：10.100.080100%20%0.1021eq11(Fe )(0.20)mol L (0.200.033)mol L 0.167 mol
33、Lcy311eq(Fe ) mol L0.033 mol LcyAg+ 的平衡转化率为：20.100.067100%33%0.10Ag+、Fe2+ 和 Fe3+ 的平衡浓度分别为：1eq11(Ag )(0.10)mol L (0.100.033)mol L 0.067 mol L cy当当 时，时， 化学反应化学反应自发进行。自发进行。当当 时，时， 化学反应化学反应自发进行；自发进行；当当 时，时， 化学反应处于化学反应处于状态；状态；三、预测化学反应的方向三、预测化学反应的方向 ( (化学反应等温式）化学反应等温式） 在一定温度下，比较标准平衡常数与反应商的在一定温度下，比较标准平衡常数与
34、反应商的相对大小，就能预测反应的方向。相对大小，就能预测反应的方向。 KJKJKJrmlnlnGRTKRTJ 例题rm0Grm0Grm0G重要重要 例例 3-7 已知已知 298.15 K 时，可逆反应：时，可逆反应：Pb2+(aq) + Sn(s) Pb(s) + Sn2+(aq)的标准平衡常数的标准平衡常数 ，若反应分别从下列情，若反应分别从下列情况开始，试判断可逆反应进行的方向。况开始，试判断可逆反应进行的方向。 （1）Pb2+和和Sn2+的浓度均为的浓度均为 0.10 molL-1； （2）Pb2+的浓度为的浓度为 0.10 molL-1，Sn2+ 的浓度的浓度为为 1.0 molL-
35、 -1。 解解：(1) 反应商为：反应商为：2+12+1111 (Sn)/(Pb )/0.10 mol L /1 mol L 1.00.10 mol L /1 mol LccJcc2.2K 由于由于 因此在因此在 298.15 K 时反应时反应正正向向自发进行。自发进行。 （2）Pb2+的浓度为的浓度为 0.10 molL-1，Sn2+ 的浓度为的浓度为 1.0 molL- -1。 反应商为反应商为： 由于由于 因此在因此在 298.15 K 时反应时反应逆向逆向自发进行。自发进行。 1,KJ112111.0 mol L /1 mol L100.10 mol L /1 mol LJ2,KJn
36、经验数据n n 三、预测化学反应的方向三、预测化学反应的方向例题反应反应程度相当小，程度相当小，可认为不能进行可认为不能进行反应方向需结合反应方向需结合反应条件确定反应条件确定反应自发、完全反应自发、完全7rm-40 kJ / moL 10GK-7rm40 kJ / moL 10GK-77rm-40 kJ / moL40 kJ / moL 1010GK 例题例题 某反应某反应 ，已知：已知： 计算该反应在计算该反应在298.15 K 时的时的 ； 当当 时，该反应能否正向自发进行？时，该反应能否正向自发进行？ 解解：(1) 298.15 K 时的时的 为：为：A(s)B(g)C(s)1rm40
37、.0kJ molGKB1.0Pap Krm11138 ln40.0kJ mol 16.148.314 J molK298.15K 109.82 10GKRTK （2）当当 时，时，反应商为：反应商为： 由于由于 因此在因此在 298.15 K 298.15 K 时反应不能正时反应不能正向自发进行。向自发进行。 一般来说，一般来说， 时，反应程度时，反应程度就相当小，可以认为反应不能进行；就相当小，可以认为反应不能进行； 而当，而当， 时，反应程度就时，反应程度就相当大，可以认为反应能自发进行；相当大，可以认为反应能自发进行； 介于两者之间时，反应方向的确定需要介于两者之间时，反应方向的确定需要
38、结合反应条件作具体分析。结合反应条件作具体分析。 ,KJ5B51.0 Pa1.0 101.0 10 PapJpB1.0Pap 1rm40.0kJ molG1rm40.0kJ molG rmG第五节化学平衡的移动第五节化学平衡的移动 一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响任何处于化学平衡的可逆反应都是一种任何处于化学平衡的可逆反应都是一种，当外界条件发生改变，原来的平衡状，当外界条件发生改变，原来的平衡状态遭到破坏，平衡状态变为不平衡状态，最后态遭到破坏，平衡状态变为不平
39、衡状态，最后起适应新条件的化学平衡。在新的化起适应新条件的化学平衡。在新的化学平衡中，各物质的浓度与原平衡浓度已经不学平衡中，各物质的浓度与原平衡浓度已经不同。同。第五节化学平衡的移动第五节化学平衡的移动这种因外界条件的改变而使可逆反应从一种这种因外界条件的改变而使可逆反应从一种平衡状态转变到另一平衡状态的过程叫做平衡状态转变到另一平衡状态的过程叫做。影响化学平衡移动的外界因素有。影响化学平衡移动的外界因素有、等。等。第五节化学平衡的移动第五节化学平衡的移动对反应对反应 其反应商为：其反应商为：根据反应商判据，当反应达根据反应商判据，当反应达化学平衡化学平衡：JK一、浓度对化学平衡的影响一、浓
40、度对化学平衡的影响aqaqaq()()()()DEABaqABDEdeababdeccccJcccc浓度变化浓度变化(T(T不变不变) )反应商变化反应商变化平衡移动平衡移动方向方向增大反应物浓度增大反应物浓度 正正向向减小产物浓度减小产物浓度减小反应物浓度减小反应物浓度逆逆向向增大产物浓度增大产物浓度JKJ K一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响DEABdeabccccJcccc()()aqaq()(aaq)qABDEabde若增大反应物浓度（或减小产物浓度），则若增大反应物浓度（或减小产物浓度），则反应商反应商 。即。即 系统向系统向方向移动，以方向移动，以反应物浓度反应物浓度
41、（或增大产物浓度）。不久，系统将在新的浓度（或增大产物浓度）。不久，系统将在新的浓度基础上建立起基础上建立起。JKrmln0JGRTK一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响若减小反应物浓度（或增大产物浓度），则若减小反应物浓度（或增大产物浓度），则反应商反应商 。即。即 系统向系统向方向移动，以方向移动，以反应物浓度反应物浓度（减小产物浓度）。不久，系统将在新的浓度基（减小产物浓度）。不久，系统将在新的浓度基础上建立起础上建立起。J Krmln0JGRTK一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响对对（或（或）反应，）反应，的改变几乎没的改变几乎没有使任何物质的相对含量发生改变
42、，所以它有使任何物质的相对含量发生改变，所以它反反应的化学应的化学。有两种情况：有两种情况： 某气体分压或系统总压发生改变某气体分压或系统总压发生改变加入惰性气体加入惰性气体二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响1. 1. 某气体某气体分压分压发生改变发生改变气体分压可用于表示该物质的浓度，所气体分压可用于表示该物质的浓度，所以以分压发生改变对化学平衡的影响与分压发生改变对化学平衡的影响与的影响一致。的影响一致。DEABdeabppppJppppA( )B( )D( )E(gggg)abde二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响2.
43、2. 系统系统总压总压发生改变发生改变二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响 若系统总压增加到原来的若系统总压增加到原来的N N倍，这时各气体倍，这时各气体分压也增加分压也增加N N倍，则有倍，则有: :DEABdeabppppKppppDEA()Bded e a babNpNpppJKNpNpppN 若若d+ea+b，则则 , ,平衡平衡逆逆向向( (移动。移动。J K若若d+ea+b，则则 , ,平衡平衡正正向向( (移动。移动。J Kl加入惰性气体，加入惰性气体，neq变大，若变大，若d+ea+b，则，则 ,平平衡正向衡正向(即气体分子数即气体分子数方向方向
44、)移动；若移动；若d+ea+b，则则 ,平衡逆向平衡逆向(即气体分子数即气体分子数方向方向)移动移动l加入惰性气体加入惰性气体化学平衡的移动化学平衡的移动二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响3. 3. 加入惰性气体对化学平衡的影响（加入惰性气体对化学平衡的影响（） ()eq,Deq,Eeq,Beq,Aeq,BBnnnnnded e a babpKp （）J K 反应前后反应前后的气体反应的气体反应 反应前后反应前后的气体反应的气体反应某气体某气体(T(T不变不变) )系统系统(T(T不变不变) )加入加入（等温定压）（等温定压）分子总分子总数不变数不变分子总数改
45、变分子总数改变分子总分子总数不变数不变分子总分子总数改变数改变平平衡衡移移动动方方向向向向向向移动移动气体分子数气体分子数方向方向气体分子数气体分子数方向方向移动移动气体分气体分子数子数方向方向二、压力和惰性气体对化学平衡的影响二、压力和惰性气体对化学平衡的影响p反应物反应物p产物产物或或p反应物反应物p产物产物或或A( )B( )D( )E(gggg)abdeDEABdeabppppJpppp向气体分子数向气体分子数方向方向移动移动加入加入平衡平衡如何移动？如何移动？温度对化学平衡的影响与浓度、压力的温度对化学平衡的影响与浓度、压力的影响有着影响有着：浓度、压力发生变化：浓度、压力发生变化，
46、改变了系统的，改变了系统的J ，而标准平衡常数没有改，而标准平衡常数没有改变。变。 温度对化学平衡的影响则与化学温度对化学平衡的影响则与化学及及的变化密切相关。的变化密切相关。三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响 可逆反应的标准平衡常数与温度的函数关系：可逆反应的标准平衡常数与温度的函数关系： rmrmlnSHKRRT：即rmrmrmGHTS rmlnGRTK 三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响（式（式3-103-10）rmrmln=RTKHTS 三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响rmrmlnSHKRRTr11mrm ln( ) SHKTTRR则有rm2
47、2rmln() SHKRRTT2rm2111 2()()ln( )KTHTTKTRTT)重要重要（式（式3-103-10）（式（式3-123-12） 可逆反应的标准平衡常数与温度的函数关系：可逆反应的标准平衡常数与温度的函数关系： 所以，对于可逆反应，其它条件一定时所以，对于可逆反应，其它条件一定时，平衡向，平衡向反应方向移动；同反应方向移动；同理可知，理可知，平衡向，平衡向反应方向移反应方向移动。动。温度温度变化变化变化变化平衡移动方向平衡移动方向0(吸吸热反应热反应) 升高升高正正向向(即即吸吸热热) 0(放放热反应热反应) 升高升高逆逆向向(即即吸吸热热)rmH2rm2111 2()()
48、ln( )KTHTTKTRTT21()( )KTKT21()( )KTKT三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响（式（式3-123-12）K例题 例例 3-8 已知已知 1048 K 时，时，CaCO3 的分解压力为的分解压力为 14.59 kPa，分解反应的标准摩尔焓变为分解反应的标准摩尔焓变为 109.32kJmol-1。计算。计算 1128 K 时时 CaCO3 的分解压力。的分解压力。 解解：CaCO3 分解反应为：分解反应为：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 1048 K 时，时，CaCO3 分解反应的标准平衡常数为：分解反应的标准平衡常数为：eq2(CO
49、)14.59()0.11048 4600K1pKp 1128 K 时时 CaCO3 分解反应的标准平衡常数为：分解反应的标准平衡常数为： 1128 K 时时 CaCO3 分解压力为：分解压力为： rm211 23()ln()ln(1048K)109.32 10(1128 1048)ln0.1468.314 1048 11281.031128KHTTKKRTT eq2 (CO )(1128 K) 100 kPa0.35735.7 kPapp K1128K()0.357KCaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)Le Chatelier 原理原理18871887年，吕年，吕 查德里考察了各种
50、因素对化学平查德里考察了各种因素对化学平衡的影响，总结得衡的影响，总结得：如果改变平衡：如果改变平衡的任一条件（浓度、压力、温度等），平衡就的任一条件（浓度、压力、温度等），平衡就的方向移动。的方向移动。Le Chatelier Le Chatelier 原理只适用于原理只适用于达平衡的系达平衡的系统，对于未达平衡的系统不适用。统，对于未达平衡的系统不适用。热力学与动力学的综合考虑热力学与动力学的综合考虑实际反应中，浓度、压力、温度等条件实际反应中，浓度、压力、温度等条件对化学平衡（热力学）和化学反应速率（动对化学平衡（热力学）和化学反应速率（动力学）的影响需力学）的影响需。小小 结结1 1、
51、基本概念：可逆反应，化学平衡，标准平基本概念：可逆反应，化学平衡，标准平衡常数衡常数2 2、标准平衡常数表达式书写、标准平衡常数表达式书写3 3、用热力学数据计算反应的标准平衡常数、用热力学数据计算反应的标准平衡常数rmln/KGRT 4 4、多重平衡规则计算标准平衡常数、多重平衡规则计算标准平衡常数反应反应相加减，则相加减，则 相加减，相加减， 相乘除。相乘除。rmGK小小 结结5 5、预测化学反应的方向、预测化学反应的方向当当 时，时， ，自发进行。自发进行。当当 时，时， ，自发进行；自发进行；当当 时，时， ，处于，处于状态；状态；KJKJKJrm0Grm0Grm0G6、平衡的移动：、
52、平衡的移动：Le Chatelier 原理原理7 7、温度对平衡的影响：、温度对平衡的影响：2rm2111 2()()ln( )KTHTTKTRTT参考书 1.大学普通化学（上）傅鹰大学普通化学（上）傅鹰 化学教育出版社化学教育出版社2.大学化学（上）大学化学（上）美美 Bruce H. 马亨马亨 复旦大复旦大学译学译 上海科学技术出版社上海科学技术出版社3.基础医学化学（第四版）赵钦基础医学化学（第四版）赵钦 云南科技出云南科技出版社版社4.物理化学侯新朴物理化学侯新朴 人民卫生出版社人民卫生出版社5.无机化学（第二版）无机化学（第二版）王夔王夔 人民卫生出版社人民卫生出版社6.无机化学（第
53、五版）无机化学（第五版）张天蓝张天蓝 人民卫生出版人民卫生出版社社 作作 业业P746、7、 8、12思考思考 P73 1、2课堂练习课堂练习1化学反应达到平衡时，下列说法正确的化学反应达到平衡时，下列说法正确的是是 。A反应进行完全反应进行完全 B正向反应的速率等于逆向反应的速率正向反应的速率等于逆向反应的速率C反应物浓度等于生成物浓度反应物浓度等于生成物浓度 D正、逆反应的速率常数相正、逆反应的速率常数相等等答案：答案：B1.反应反应 2231SO +O =SO2的标准平衡常数为的标准平衡常数为 的标准平衡常数为的标准平衡常数为 22322SOOSO(1)K(2)K则则 (1)K与 (2)
54、K的关系为：的关系为： 。 (A) (B) (C) (D)无法确定无法确定 12( )( )K TK T212( )( )K TK T212( )( )K TK TB课堂练习课堂练习1. 温度温度T时，可逆反应时，可逆反应C(s)+O2(g) CO2(g) 的标准平衡常数为的标准平衡常数为K1，可逆反应，可逆反应2CO(g) +O2(g) 2CO2(g) 的标准平衡常数为的标准平衡常数为K2，则可逆反应则可逆反应2C(s)+O2(g) 2CO(g)的标准平的标准平衡常数为（衡常数为（ ）A. 2 K1 K2 B. (K1 ) 2 K2 C. 2 K1 / K2 D. (K1 ) 2 / K2
55、答案答案: D课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习1. 某温度时，反应某温度时，反应A(s)+B2+(aq) A2+(aq) +B (s)的标准平衡常数的标准平衡常数K=1.0，当，当B2+ 和和A2+的浓的浓度分别是度分别是0.50 mol/L和和0.10 mol/L时，则时，则A. 反应正向自发进行反应正向自发进行 B. 反应处于平衡状态反应处于平衡状态C. 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 D. 无法判断反应方向无法判断反应方向答案答案: A1. 在在40时时，反应反应NH4HS(s) NH3(g) +H2S (g)的标准平衡常数的标准平衡常数K=0.09，则平衡时混合气，则平衡时混合气体的
56、总压是（体的总压是（ ）。）。A. 9.0 kPa B. 30 kPa C. 60 kPa D. 0.60 kPa答案答案: C2反应物的平衡转化率和标准反应物的平衡转化率和标准平衡常数都平衡常数都可以表示可逆反应进行的限度，它们都与浓可以表示可逆反应进行的限度，它们都与浓度无关度无关。( )课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习1. 在在300 K时，已知时，已知可逆反应可逆反应CuSO45H2O(s) CuSO43H2O(s)+2H2O(g) 的标准平衡常的标准平衡常数为数为110-4，则当，则当CuSO45H2O(s)在空气中风在空气中风化为化为CuSO43H2O(s)时，空气的水蒸气压力为时
57、，空气的水蒸气压力为（）（） A等于等于1.0 kPa B大于大于1.0 kPa C小于小于1.0 kPa D小于小于1.0 10-4kPa 答案：答案：C1 1、对于吸热反应，温度升高时，反应的标准对于吸热反应，温度升高时，反应的标准平衡常数将平衡常数将 ，反应的标准吉布斯自由能，反应的标准吉布斯自由能变将变将 。增大增大2 2对于放热反应，温度升高，标准平衡常数对于放热反应，温度升高，标准平衡常数减小。减小。( )( )减小减小课堂练习课堂练习1、在密闭容器中，反应、在密闭容器中，反应2HI H2+I2（正反（正反应吸热），当达到平衡时，欲使混合气体颜应吸热），当达到平衡时，欲使混合气体颜
58、色加深，可采取的措施有（色加深，可采取的措施有（ ） A减小容器减小容器体积体积 有点问题有点问题 B降低温度降低温度 C加入催化剂加入催化剂 D恒容下充入恒容下充入HI气体气体答案：答案：D课堂练习课堂练习1、已知反应、已知反应N2O4 2NO2 的标准摩尔焓变的标准摩尔焓变大于大于0，在一定温度下达到平衡状态。欲使，在一定温度下达到平衡状态。欲使N2O4的的解离度解离度增大，可采取的措施有（增大，可采取的措施有（ ）A. 将系统的体积压缩为原来的将系统的体积压缩为原来的1/2B. 体积保持不变，加入惰性气体使压力增大为原来体积保持不变，加入惰性气体使压力增大为原来的的2倍倍C. 压力保持不
59、变，加入惰性气体使体积增大到原来压力保持不变，加入惰性气体使体积增大到原来的的2倍倍D.体积保持不变，加入体积保持不变，加入NO2气体使压力增大到原来气体使压力增大到原来的的2倍倍答案：答案：C课堂练习课堂练习1 1反应反应N2(g)3 H2(g)2 NH3(g)，rHm=- 92 kJmol1，从热力学观点看，从热力学观点看，要使要使 H2(g)(g)达到最大转化率，反应条件应达到最大转化率，反应条件应该是（该是（ ）。 A A、低温高压、低温高压 B B、低温低压、低温低压 C C、高温高压、高温高压 D D、高温低压、高温低压 答案：答案：A课堂练习课堂练习1某可逆反应，当温度由某可逆反应，当温度由T1 升温至升温至T2 时，平时，平衡常数衡常数 K(T2) K(T1)，则该反应（），则该反应（）。 A、rHm 0 B、rHm 0 C、rHm 0 D、无法判断、无法判断课堂练习课堂练习答案：答案：A2rm2111 2()()ln( )KTHTTKTRTT作业答案作业答案P756、7、 8、12思考思考 P73 1、2
