化学平衡常数

1、第5章 化学平衡常数教学要求1了解化学反应的可逆性，掌握化学平衡和平衡常数的概念。2掌握标准平衡常数和吉布斯能变；熟悉多重平衡。3掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响；了解从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。教学时数 4学时5-1 化学平衡5-1-1化学反应研究的重要问题1. 反应的方向性；2. 反应的转化率，化学平衡问题； (热力学问题)3. 反应所需时间，反应的速率。(动力学问题)5-1-2反应的可逆性在一定条件下，即能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应称可逆反。 如 CO + H2O = CO2 + H2在等温等压条件下，标准态下反应的 rG0m = 0 是化学平衡的标志

2、。5-2 平衡常数5-2-1质量作用定律、经验平衡常数1 对于溶液中的反应aA + bB = eE + dDKc = ( D d E e) / ( Aa B b) A、B、E、D分别代表了物质A、B、E、D在平衡时的浓度；Kc为浓度平衡常数；单位： (mol·m-3) n n = (e +d) (a+b)n = 0 时，Kc无量纲，n0 时，Kc有量纲，2. 对于气相中的反应aA + bB = eE + dD 压力平衡常数Kp= ( p D d p E e) / ( pA a p B b) 浓度平衡常数Kc = ( D d E e) / ( Aa B b) KP与KC的关系反应物生成

3、物都近乎理想气体Kp = Kc ( RT)n (n = d + e - a - b)气态方程 p = cRT 时KP = KC(RT) (只应用于单纯气态反应) n = 0 时，KP = Kc3. 复相反应反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体状态、固体状态时，纯液相和纯固相不出现在平衡常数表达式中，该反应平衡常数表达式的气体用分压表示，溶液用浓度表示，平衡常数K，称为杂平衡常数。4经验平衡常数(实验平衡常数) 浓度平衡常数、压力平衡常数和杂平衡常数都属于经验平衡常数(实验平衡常数) 5-2-2 标准平衡常数 对于反应 a A + b B = eE + dD 1.气相反应a A(g) + b

4、B(g) = eE(g) + dD(g) K0 = (pE / p0)e·(pD/ p0)d / (pA/ p0)a ·(pB/ p0)bP0 为标准压力 P0 =1×105 Pa, K0无量纲2.溶液相的反应 aA + bB = eE + dDK0 = (E / C0 )e· (D/C0)d/ (A/ C0)a · (B/ C0)b溶液中：物质浓度为Cx mol·dm-3物质X的相对浓度为Cx /C0C0为标准浓度 1 mol·dm-33.对于复相反应 Zn (S) + 2H+ (aq) = H2 (g) + Zn2+ (

5、aq)K0 = (p(H2)/ p0 ) · (Zn2+/ C0)/(H+/ C0)2 4. 标准平衡常数对某一化学反应式，以平衡时的反应物及生成物的相对压力，相对浓度的数值应用到质量作用定律中，得到唯一的无量纲纯数，称为该反应在该温度下的平衡常数(标准平衡常数)5-2-3 化学反应等温式1. 标准态下： G0 < 0，自发过程； G0 > 0，非自发过程； G0 = 0，平衡状态。2. 非标准态下:G > 0，G < 0，G = 0 判断反应过程的自发性。 化学反应均是在非标准状态下的反应，非标态下的自由能变G与标态下的自由能变G0之间具有怎样的关系式：rG

6、（T） = rG0（T）+ RTlnJ（T） 化学反应等温式J 称为反应商3. 平衡时，rG = 0，则 J= K0rG0（T） = RTlnK0（T）rG0 = RTlnK0 ，4. J（T） = 1时，在热力学标准态下lnJ（T） = 0， rG（T） = rG0（T）5. rG（T）： 在任意状态下，体系在某一时刻的自由能变rG（T） < 0，过程正向自发； rG（T） > 0，过程逆向自发；rGT = 0，体系处于平衡状态。(1) J> K0（T），rG（T） > 0 正向反应非自发；(2) J< K0（T），rG（T） < 0 正向反应自发；(3)

7、 J = K0（T）， rG（T）= 0 体系处于平衡状态5-3 浓度对化学平衡的影响对于化学反应 a A + b B= eE + d D, rG = - RTlnK0 （T）+ RTlnJ RTlnJ/K0（T）增大反应物浓度（或分压），减小生成物浓度时（或分压）， J 减小， rG < 0, 平衡正向移动，减小反应物浓度（或分压），平衡逆向移动5-4 压力对化学平衡的影响1压力对固相或液相的平衡没有影响；2对反应前后计量系数不变的反应，压力对它们的平衡也没有影响；3反应前后计量系数不同时：增大压力，平衡向气体摩尔量减少的方向移动；减少压力，平衡向气体摩尔量增加的方移动。 5-5 温度

8、对化学平衡的影响 rGm0 - RTlnK0（T） rHm0 - TrSm0 lgK0（T） - rHm0 /2.303RT + rSm0/2.303RH0，S0在T不大，可认为是常数，可以写成如下形式： Y = - a1/T + B lgK0（T） - a/T + B以lgK0（T）对1/T作图得一直线，斜率 a = - rHm0 /2.303R 结论：吸热反应：H0 > 0，直线斜率 < 0,对吸热反应：T升高，K 0增大；放热反应：H0 < 0，直线斜率 > 0。对放热反应：T升高，K 0减小。 由Vant Hoof 方程式，在T1时，lnK0（T1） - rHm0 /RT1 + rSm0/R在T2时，lnK0（T2） - rHm0 /RT2 + rSm0/Rln lnK0（T1）/ lnK0（T2） rHm0 (T2 - T1)/ T2T1 /R H0 > 0时，T2 > T1 ， (升高体系温度) K0（T2）> K0（T1）H0 < 0时，T2 > T1 (升高体系温度) K0（T2）< K0（T1）四、平衡移动原理（1）增加（或减少）