第三章化学反应速率和化学平衡第二章化学平衡

第三章

化学反应速率和化学平衡

第二节化学平衡

1不可逆反应：反应物能全部的转变为生成物，即反应能进行到底的反应称为不可逆反应。如:

可逆反应：在同一条件下可同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应。如:2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)2例如：HCl+NaOH→NaCl+H2O

MnO2,2KClO32KCl+3O2↑一、可逆反应与化学平衡2CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。

化学平衡的建立：υtυ正υ逆υ正=υ逆开始时：υ正

＞υ逆

平衡时：υ正

=υ逆

在可逆反应中，正反应的反应速率等于逆反应的反应速率时系统所处的状态称为化学平衡。化学平衡3化学平衡具有以下几个重要特点：（1）正反应的反应速率和逆反应的反应速率相等是建立化学平衡的条件。（2）化学平衡是可逆反应进行的最大限度，反应物和产物的浓度都不再随时间变化，这是建立化学平衡的标志。（3）化学平衡是相对的和有条件的动态平衡，当外界条件改变时，原来的化学平衡被破坏，直至在新条件下又建立起新的化学平衡。4例：在一定温度下，可逆反应A（气）+3B（气）2C（气）达到平衡的标志是：A.C的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化D.A、B、C的分子数比为1:3:2AC√55二、化学平衡常数1、实验平衡常数化学反应平衡时，反应物和生成物的浓度（分压）相对稳定，它们之间存在一定关系对于反应平衡时：K称为化学平衡常数，或实验平衡常数、经验平衡常数6浓度平衡常数Kc：由平衡浓度计算得到压力平衡常数Kp：由平衡分压计算得到平衡常数是化学反应限度的特征值，在一定温度下，其值越大，正反应进行的越完全，其大小与温度有关。7标准平衡常数：在液相中：若为气相反应，则将c换为P。cΘ：标准浓度，1mol/L；PΘ:标准压力，100kPa。82、化学平衡常数表达式书写规则表达式中各组分的浓度或分压为平衡时的浓度或分压纯固体、液体不写入表达式中，例如：9稀溶液中进行的反应，反应式中若有水出现，水的浓度不应写入平衡常数关系式中。如：对于气体反应，平衡常数一般用Kp表示。

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)10

N2+3H2=2NH3Kp1

1/2

N2+3/2H2=NH3Kp2Kp1

=(Kp2)2若反应（1）n＝反应（2），则K2=(K1)n正、逆反应的标准平衡常数之间关系？互为倒数平衡常数表达式与化学方程式相对应11如果某个反应可以表示为两个或多个反应总和，则总反应的平衡常数等于各分步反应的平衡常数的乘积。这个关系称为多重平衡规则。12（1）所有平衡常数必须在同一温度。（2）若反应2=反应3+反应1，则K2=K3*K1121、判断反应进行的程度2、预测反应的方向3、平衡转化率三、化学平衡常数的意义13判断反应进行的程度

当可逆反应达到平衡时，反应物转化为产物已经达到了最大限度。K值越大，向正方向进行的程度越大14预测反应的方向

在一定温度下，比较标准平衡常数与反应商的相对大小，就能预测反应的方向。浓度商浓度商和平衡常数的区别15

Q

>K

反应逆向进行

Q<K

反应正向进行

Q=K

反应处于平衡状态根据浓度商和平衡常数，判断可逆反应进行的方向和限度：16

已知298.15K时，可逆反应：Pb2+(aq)+Sn(s)

Pb(s)+Sn2+(aq)的标准平衡常数K=2.2，若反应分别从下列情况开始，试判断可逆反应进行的方向。（1）Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10mol·L-1；（2）Pb2+的浓度为0.10mol·L-1，Sn2+的浓度为1.0mol·L-1。1718转化率又称平衡转化率或最大转化率。（因为化学平衡状态是反应进行的最大限度，所以平衡转化率是指定条件下的最大转化率。）平衡转化率—指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。转化率（平衡转化率）

平衡常数与转化率都可以表示反应进行的程度，但前者只与温度有关，后者与温度、浓度有关，使用时还应指明何种反应物。19

平衡常数确定了平衡系统中反应物和产物的浓度或分压力之间的关系。因此，可利用平衡常数计算反应物和产物的平衡浓度或平衡分压力。平衡常数的相关计算20例AgNO3和Fe(NO3)2两种溶液会发生下列反应：

在25℃时，将AgNO3和Fe(NO3)2两溶液混合，开始时溶液中Ag+和Fe2+离子浓度均为0.100mol/L，达到平衡时Ag+的转化率为19.4％。求（1）平衡时Fe2+、Ag+和Fe3+各离子的浓度；

（2）该温度下的平衡常数。Fe2++Ag+Fe3++Ag解:（1）

起始浓度0.100

0.100

0(mol/L)变化浓度–0.1×19.4％–0.1×19.4％0.1×19.4％(mol/L)=–0.0194

=–0.0194=0.0194

平衡浓度0.1–0.01940.1–0.01940.0194(mol/L)得平衡时：c(Fe2+)=c(Ag+)=0.0806mol/L，

c(Fe3+)=0.0194mol/LFe2+

+

Ag+

Fe3+

+

Ag2121（2）22四、化学平衡的移动根据浓度商和平衡常数，判断可逆反应进行的方向和限度：

Q

>K

反应逆向进行

Q<K

反应正向进行

Q=K

反应处于平衡状态23a浓度对化学平衡的影响改变浓度商Q，使Q≠K①增加A浓度或减小D浓度,Q<K，平衡右移（正）②减小A浓度或增加D浓度,Q>K，平衡左移（逆）24增大反应物或减小产物浓度，Q值减小，正向移动减小反应物或增大产物浓度，Q值增大，逆向移动结论：25应用：1、CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)在生产中加入过量的水？2、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在生产中加入过量的N2?增大某一种反应物浓度会使其它反应物转化率变大。26例

含有0.100mol/LAgNO3、0.100mol/LFe(NO3)2和0.0100mol/LFe(NO3)3的溶液中，发生如下反应：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)25℃时的平衡常数Kc=2.98。（l）反应向哪一方向进行？（2）平衡时，Ag+、Fe2+、Fe3+的浓度各为多少？

解：（l）反应开始时的反应商：Ｑc===1

Ｑc＜

反应向正方向进行。2727（2）平衡组成的计算：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)开始浓度/(mol/L)0.1000.100 0.0100浓度变化/(mol/L)–x –x +x

平衡浓度/(mol/L)0.100–x0.100–x0.0100+x=Kc=2.98x=0.013c(Fe3+)=0.0100+0.013=0.023mol/Lc(Fe2+)=c(Ag+)=0.087mol/L例

含有0.100mol/LAgNO3、0.100mol/LFe(NO3)2和0.0100mol/LFe(NO3)3的溶液中，发生如下反应：Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)25℃时的平衡常数Kc=2.98。（l）反应向哪一方向进行？（2）平衡时，Ag+、Fe2+、Fe3+的浓度各为多少？28b压力对化学平衡的影响改变反应商Q，使Q≠K29（1）等温条件下，改变某一气体的分压力（相当于改变该组分的浓度）（2）等温条件下，改变系统的总压力①d-a>0Q2>K，平衡左移（气体分子数少的方向）②d-a<0Q2<K，

平衡右移（气体分子数少的方向）已经达成平衡的体系总压力增为原来的2倍，反应会向哪个方向移动？③d-a=0

Q2=K，

平衡不移动（前后气体分子数相等)30结论：体系总压力增大，平衡向气体物质的量减小的方向移动;体系总压力减小，平衡向气体物质的量增大的方向移动。31c温度对化学平衡的影响改变反应的温度

使Q≠K对于吸热反应

，当温度升高时，化学平衡向正反应（吸热反应）方向移动；当温度降低时，化学平衡向逆反应(放热反应）方向移动。对于放热反应，当温度升高时，化学平衡向逆反应（吸热反应）方向移动；当温度降低时，化学平衡向正反应（放热反应）方向移动。升高