第二章化学平衡

一、无机与分析化学课程的特点

1、《无机与分析化学》是高等学校化工等专业的化学基础课，它是培养化工、轻化、材料、高分子和制药等专业工程技术人才整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后继化学课程的必不可少的基础理论课程。绪言12、《无机与分析化学》是由《无机化学》和《分析化学》两门课程合并后的新课程。在原来的教学体系中，这两门课程的教学学时《无机化学》为120学时，《分析化学》为90学时，现在《无机化学》已减少为40学时，《分析化学》已减少为32学时。因此，教学内容与教学学时之间的矛盾十分突出。将《无机化学》和《分析化学》两门课程合并为《无机及分析化学》正是为了化解这一矛盾。23、《无机与分析化学》将《无机化学》的四大平衡：酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡和配位平衡与《分析化学》的酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定和重量分析进行了揉合。删除了重复内容，达到了精简学时的目的。但是，《无机化学》主要从定性角度讨论基础化学原理知识和无机物，而《分析化学》则从定量角度讨论。3二、教材：

《无机与分析化学》

陈若愚朱建飞主编4三、参考书2.《工科无机化学》华东理工大学出版社5.《无机化学例题与习题》高等教育出版社1.《无机化学》第四版（面向21世纪教材）大连理工大学无机化学教研室编高等教育出版社出版3.《分析化学》华东理工大学分析化学教研组成都科学技术大学分析化学教研组合编高等教育出版社出版6.《无机化学习题集》华南理工大学编7.《分析化学习题集》浙江大学编5四、教学方法讲授方法：重点和难点讲授，部分内容自学。学习方法：预习—听课—复习—作业预习：了解内容，发现问题；听课：带着问题进课堂，通过听讲解决问题；复习：消化内容，使之成为自己的知识；作业：自我检验对内容的掌握程度登录学校网络的网络课堂。6五、教学安排六、成绩考核总成绩=期末考试成绩（70~80％）＋平时成绩（30~20％）。7第二章化学平衡的基本概念

§2.5化学平衡的移动§2.4标准平衡常数的应用§2.1可逆反应和化学平衡§2.2标准平衡常数§2.3多重平衡规则8§2.1可逆反应和化学平衡可同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应。---不可逆反应---可逆反应900.01000.010007.60

020000.003970.003970.01211.20

2.04

48500.002130.002130.01570.3453.43大多数化学反应都是可逆的。例如：t/s1011化学平衡：特征：（1）系统的组成不再随时间而变。（2）化学平衡是动态平衡。（3）平衡组成与达到平衡的途径无关。在一定条件下，可逆反应处于化学平衡状态：12编号起始浓度/mol.L-1平衡浓度/mol.L-1[CO][H2O][CO2][

H2][CO2][

H2][CO][H2O][CO2][

H2][CO][H2O]12340.0100.010000.00400.00400.00600.00602.30.0100.020000.00220.01220.00780.00782.30.0100.0100.001000.00410.00410.00690.00592.4000.0200.0200.00820.00820.01180.01182.3表CO2+H2=CO+H2O平衡体系（1200℃）的实验数据2.2标准平衡常数表达式13是压力的标准态，数值等于100kPa。在热力学中对物质的标准状态（简称标准态）做如下规定：（1）气态物质的标准状态是指在任意温度（T）下、具有理想气体性质的纯气体，处在标准压力下的状态。14（3）溶液的标准状态是指在任意温度（T）和标准压力下，且处于标准浓度=1.0mol·dm-1）的状态。（2）液体、固体物质的标准状态是指在任意温度（T）和标准压力下的纯液体、纯固体时的状态。注意：热力学上规定平衡时各物种均以各自的标准态为参考态。15对于溶液中的反应：对于气相反应：Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)16对于一般的化学反应：

是温度的函数，与浓度、分压无关。标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式相对应。1722HI(g)

(g)I21(g)H21+()1/2例题：182HI(g)(g)I(g)H22+=()-1]

/)I(][

/)H([]

/)HI([222pppppp=19（1）因为压力和浓度除以各自的标准态，所以的量纲是1。在应用平衡常数的过程中，应注意以下几点：（2）平衡常数的数值不随浓度（或分压）的变化而变化，它仅是温度的函数。（3）平衡常数表达式中各物质的浓度（或分压）都指的是平衡状态时的浓度和分压。20（4）在平衡常数表达式中，通常将生成物的浓度（或分压）写在分式的上面，反应物的浓度（或分压）写在分式的下面，式中每种物质的浓度（或分压）的方次数就是化学方程式中该物质的计量系数。（5）若同一反应的化学方程式写法不同，则标准平衡常数将不同。例如合成氨的反应：（6）对于有固体或纯液体参加的可逆反应，则把它们的浓度（或分压）当作常数1，在平衡常数表达式中不表示。例如21若反应在稀溶液中进行,则水的浓度不必写入表达式中（如下方程式1）。若在非水溶液中进行,则水的浓度须写入表达式中（如下方程式2）

。22例2-1：已知反应计算反应2.3多重平衡规则23例2-2：已知25℃时反应③2BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的。②I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的=0.051计算反应①2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的=0.4524解：反应①+②得：=·=0.45×0.051=0.0232BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)多重平衡规则：几个反应相加（或相减）得到另一个反应时，则所得反应的平衡常数等于几个反应的平衡常数的乘积（或商）。

25反应（3）=反应（1）+反应（2）反应(4)=2×反应(1)+3×反应(2)-2×反应(3)26应用多重平衡规则，Fe(OH)3溶于酸的反应平衡常数为：

附例1：27附例2：已知下列反应在1362K时的标准平衡常数：解：282.4.1判断反应的程度§2.4标准平衡常数的应用2.4.3计算平衡的组成2.4.2预测反应的方向292.4.1判断化学反应的程度K

愈小，反应进行得愈不完全；K

愈大，反应进行得愈完全；K

不太大也不太小(如10-3<K

<103),

反应物部分地转化为生成物。30对于一般的化学反应：2.4.2预测反应的方向任意状态下：aA(g)+bB(aq)+cC(s)xX(g)+yY(aq)+zZ(l)Q称为反应商31反应商判据：Q<K

反应正向进行Q=K

系统处于平衡状态Q>K

反应逆向进行321、化学反应达到平衡的标志.()(A)各反应物和生成物的浓度等于常数；(B)各反应物和生成物的浓度相等；(C)各物质浓度不再随时间而改变；(D)正逆反应的速率常数相等。332.4.3计算平衡的组成例2-3使1.10molSO2与0.90moIO2的混合物在853K和100kPa下，在V2O5催化剂存在下反应，生成SO3；达到平衡后，测得混和物中剩余的氧气为0.53mol，求该温度时反应34气体的最基本特征：

具有可压缩性和扩散性。人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。

理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。理想气体状态方程式35问题：1.实际气体在下述哪种情况下接近理想气体A.低温和高压B.高温和低压C.低温和低压D.高温和高压36pV=nRT

R----摩尔气体常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-1理想气体状态方程式：37组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。分压定律38分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。p总=p1+p2+或p总=

pB

n总=n1+n2+

39分压的求解：xBB的摩尔分数40分体积：

混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。分体积定律41V总

=V1+V2

+—称为B的体积分数ppBBj=VVxppBBBBj===,42解：在化学平衡计算过程中，一般采用三步填空法（标明起始反应物的量，反应变化量，平衡时各物种的量）不仅清楚明了，且不易出错，易于检查，建议采用这种方式进行计算。43代入到平衡常数表达式中，44

例2-4.在水溶液中硼酸与甘油进行反应25℃时，K=0.90。若以0.1mol/L的硼酸与1.5mol/L的甘油相作用，求达到平衡时各物质的浓度和硼酸的转化率。45解：设有xmol·dm-3的H3BO3转化。46到达平衡时反应物和生成物的浓度分别为：

[H3BO3]=0.043mol·dm-3

[C3H5(OH)3]=1.44mol·dm-3[H3BO3·C3H5(OH)3]=0.057mol·dm-H3BO3的转化率为：x＝2.65或0.057mol·dm-3472.5.1浓度对化学平衡的影响§2.5化学平衡的移动2.5.4LeChatelier原理2.5.3温度对化学平衡的影响2.5.2压力对化学平衡的影响48化学平衡的移动：当外界条件改变时，化学反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程。2.5.1浓度对化学平衡的影响对于溶液中的化学反应，平衡时，Q=K

当c(反应物)增大或c(生成物)减小时,当c(反应物)减小或c(生成物)增大时,Q<K

平衡向正向移动。Q>K

平衡向逆向移动。49(1)当c(Ag+)=1.00×10-2mol·L-1,c(Fe2+)=0.100mol·L-1,c(Fe3+)=1.00×10-3mol·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+的转化率为多少?(4)如果保持Ag+,Fe3+的初始浓度不变,使c(Fe2+)增大至0.300mol·L-1,求Ag+的转化率。例题：25oC时，反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)

Fe3+(aq)+Ag(s)的K

=3.2。50解：(1)计算反应商，判断反应方向Q<K

,反应正向进行。51(2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)开始cB/(mol·L-1)0.1001.00×10-21.00×10-3

变化cB/(mol·L-1)-x-x

x平衡cB/(mol·L-1)0.100-x1.00×10-2-x1.00×10-3+x52c(Ag+)=8.4×10-3