第三章 化學平衡原理

1、第三章第三章 化學平衡原理化學平衡原理 Chapter 3Chapter 3授課教師授課教師 ： 王王 虹虹 蘇蘇單單 位位 ： 化學教研室化學教研室 Chemical Equilibrium 范特霍夫范特霍夫 讓想象力飛翔的化讓想象力飛翔的化學家學家 (Jacobus Henricus vant Hoff, 1852-1911)荷蘭化學家，荷蘭化學家，1901年獲首屆年獲首屆Nobel化學獎化學獎“如果你大學畢業(yè)后不再從如果你大學畢業(yè)后不再從事與化學有關(guān)的工作，也事與化學有關(guān)的工作，也許你已經(jīng)忘記了大學所學的許你已經(jīng)忘記了大學所學的所有化學原理和公式。但所有化學原理和公式。但是，有一個原理你

2、不應(yīng)當忘是，有一個原理你不應(yīng)當忘記，那就是勒夏特列原理。記，那就是勒夏特列原理。” 鮑林鮑林大學化學大學化學勒夏特列勒夏特列Henri Louis Le Chatelier1850-1936法國化學家，教育家法國化學家，教育家本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 可逆反應(yīng)與化學平衡可逆反應(yīng)與化學平衡 第三節(jié)第三節(jié) 化學平衡的移動化學平衡的移動 第二節(jié)第二節(jié) 多重平衡系統(tǒng)多重平衡系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 可逆反應(yīng)與化學平衡可逆反應(yīng)與化學平衡 一、化學平衡及其特征一、化學平衡及其特征二、化學平衡常數(shù)二、化學平衡常數(shù)三、三、G G與與K K的關(guān)系的關(guān)系四、化學平衡常數(shù)的應(yīng)用四、化學平衡常數(shù)的應(yīng)用（1）

3、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)對于反應(yīng)對于反應(yīng): : 這種在同一條件下能同時向兩個相反方向進這種在同一條件下能同時向兩個相反方向進行的化學反應(yīng)稱為行的化學反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)。 絕大多數(shù)化學反應(yīng)都有一定可逆性絕大多數(shù)化學反應(yīng)都有一定可逆性 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 可逆性顯著可逆性顯著 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 可逆性顯著可逆性顯著 A

4、g+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) 可逆程度小可逆程度小 只有極少數(shù)反應(yīng)是只有極少數(shù)反應(yīng)是“不可逆的不可逆的”（單向反應(yīng)）（單向反應(yīng)） 2 KClO3 (s) = 2 KCl(s) + 3 O2(g) 這些幾乎進行到底的反應(yīng)稱為這些幾乎進行到底的反應(yīng)稱為不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng)。 化學反應(yīng)有可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)之分，化學反應(yīng)有可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)之分，但大多數(shù)化學反應(yīng)都是可逆的。但大多數(shù)化學反應(yīng)都是可逆的。 為了表示反應(yīng)的可逆性，在化學方程式中用為了表示反應(yīng)的可逆性，在化學方程式中用“ ”“ ”代替代替“ ”“ ”或或“ ”“ ”。 在可逆反應(yīng)中，把：在可逆反應(yīng)中，把： 從左向

5、右進行的反應(yīng)稱為從左向右進行的反應(yīng)稱為正反應(yīng)正反應(yīng)， 從右向左進行的反應(yīng)稱為從右向左進行的反應(yīng)稱為逆反應(yīng)逆反應(yīng)。 可逆反應(yīng)進行到一定程度時，系統(tǒng)中反應(yīng)物可逆反應(yīng)進行到一定程度時，系統(tǒng)中反應(yīng)物與生成物的濃度不再隨時間而改變，反應(yīng)似乎與生成物的濃度不再隨時間而改變，反應(yīng)似乎已已“停止停止”。系統(tǒng)的這種表面上靜止的狀態(tài)叫。系統(tǒng)的這種表面上靜止的狀態(tài)叫做做化學平衡狀態(tài)化學平衡狀態(tài)。 客觀上，系統(tǒng)的組成不再隨時間而變客觀上，系統(tǒng)的組成不再隨時間而變 平衡是自發(fā)的平衡是自發(fā)的 化學平衡是動態(tài)平衡化學平衡是動態(tài)平衡 平衡組成與達到平衡的途徑無關(guān)平衡組成與達到平衡的途徑無關(guān)化學平衡有以下幾個重要特點：化學平衡

6、有以下幾個重要特點： 什么是化學平衡動力學上：正逆反應(yīng)速率相等動力學上：正逆反應(yīng)速率相等物質(zhì)的量上：反應(yīng)物和產(chǎn)物的量不再改變物質(zhì)的量上：反應(yīng)物和產(chǎn)物的量不再改變熱力學上：熱力學上：G = 0G = 0化學平衡是動態(tài)平衡化學平衡是動態(tài)平衡化學平衡是是相的，有有條的化學平衡是是相的，有有條的動態(tài)平衡的實驗證據(jù)動態(tài)平衡的實驗證據(jù)N2 NH3 關(guān)于化學平衡的幾點說明：關(guān)于化學平衡的幾點說明：封閉體系、恒溫，才可建立平衡動態(tài)平衡，凈反應(yīng)為零平衡狀態(tài)是封閉體系中可逆反應(yīng)進行的最大限度反應(yīng)有條（溫度、壓力、濃度）改變時，平衡將發(fā)生移動；但只有溫度改變，平衡常數(shù)K值才改變稱濃度平衡常數(shù)濃度平衡常數(shù) 稱分壓平衡

7、常數(shù)分壓平衡常數(shù) KP = B BA AD DG Gb ba ad dg gppppKC = B BA AD DG Gb ba ad dg gcccc1 1 實驗平衡常數(shù)表達式實驗平衡常數(shù)表達式 K是有量綱的。是有量綱的。 如：對于平衡：如：對于平衡： aA + bB gG + dD注意：注意：KcKc，KpKp都是有單位的。都是有單位的。例：例：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)T=773K：Kc = 6.4310-2(mol.L-1)-2Kp1 = 1.60 10-5(atm) -2Kp2 = 1.56 10-15(Pa) -2 當當a+b = d+ga+b = d+g時，時，K

8、 Kc c和和K Kp p無單位，與無單位，與K K在數(shù)值上相等在數(shù)值上相等. . 當當a+bd+ga+bd+g時，時，K Kc c和和K Kp p有單位，有單位， K Kc c與與K K在數(shù)值上相等在數(shù)值上相等, ,K Kc c和和K Kp p均稱為實驗平衡常均稱為實驗平衡常數(shù)。數(shù)。編號編號起始分壓起始分壓/ /kPakPa平衡分壓平衡分壓/ /kPakPa166.0043.70026.574.29378.8254.47262.1462.63013.1113.6098.1053.9830026.122.7922.79220.5554.1740027.042.8782.87821.2754.6

9、2)p(H2)p(I2p(HI)p(H2)p(I2p(HI)p(Ip(H(HI)p222g) 2HI(g)I(g)H22 平平衡衡體體系系各各組組分分分分壓壓實驗平衡常數(shù)存在兩大問題實驗平衡常數(shù)存在兩大問題 : : 多值性多值性; ; 有量綱。有量綱。K是量綱為是量綱為1 1的量。的量。在平衡狀態(tài)下有：在平衡狀態(tài)下有： b ba ad dg gaqaqaqaqaqaqaqaq(B)/(B)/(A)/(A)/(D)/(D)/(G)/(G)/p pp pp pp pp pp pp pp pK例如，對于氣體反應(yīng)例如，對于氣體反應(yīng): : a A(g)+ b B(g)g G(g)+ dD(g)2 2 標

10、準平衡常數(shù)標準平衡常數(shù) 232224FeSnFeSn/bb/bb/bb/bbK 相于溶液中的反應(yīng)相于溶液中的反應(yīng) Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq) 相于氣是反應(yīng)相于氣是反應(yīng) N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）/ )I (/ )H(/ )HI(222ppppppKp(NH3)/p(N2)(H2) /3 相于一般化學反應(yīng)相于一般化學反應(yīng) b/B/A/Y/XzZ(l)yY(aq) xX(g) cC(s)bB(aq)aA(g)bbppbbppKayx 標準平衡常數(shù)標準平衡常數(shù) K K 用以定量表達化學反用以定量表達化學反應(yīng)的平衡狀態(tài)。應(yīng)的平衡狀態(tài)。K

11、K 值越大，平衡混合物中生值越大，平衡混合物中生成物越多而反應(yīng)物越少，反之亦然。成物越多而反應(yīng)物越少，反之亦然。的的異異同同點點：與與標標準準平平衡衡常常數(shù)數(shù)或或?qū)崒嶒烌炂狡胶夂獬３?shù)數(shù)pcK)KK(K1. 表達式的書寫方式不同；表達式的書寫方式不同；2. 單位不同；單位不同；3. 它們的大小均反應(yīng)一定溫度下的化學反應(yīng)進行的它們的大小均反應(yīng)一定溫度下的化學反應(yīng)進行的程度；程度；.不不同同。與與數(shù)數(shù)值值上上相相同同，而而與與pcKKKK說明說明 K K是單位為一的量。是單位為一的量。 K K越大，化學反應(yīng)向右進行得越徹底。越大，化學反應(yīng)向右進行得越徹底。v因此標準平衡常數(shù)是一定溫度下，化學因此標

12、準平衡常數(shù)是一定溫度下，化學反應(yīng)可能進行的最大限度的量度。反應(yīng)可能進行的最大限度的量度。 K K只與反應(yīng)的只與反應(yīng)的本性本性和和溫度溫度有關(guān)，與濃有關(guān)，與濃度或分壓無關(guān)。度或分壓無關(guān)。書寫標準平衡常數(shù)表達式注意事項書寫標準平衡常數(shù)表達式注意事項 固體或純液體不寫入平衡常數(shù)表達式；固體或純液體不寫入平衡常數(shù)表達式；在稀溶液中，若溶劑參與反應(yīng)，其濃度在稀溶液中，若溶劑參與反應(yīng)，其濃度可以看成常數(shù)，也不寫入表達式中；可以看成常數(shù)，也不寫入表達式中；CaCO3(s)CaO(s) CO2(g)+CO2ppK= =HAc + H2OH3O+Ac-)HAc ()Ac)(OH (3cccK反應(yīng)方程式的寫法不同

13、，則反應(yīng)方程式的寫法不同，則K K不同。方程不同。方程式系數(shù)擴大一倍，則式系數(shù)擴大一倍，則K K平方。平方。H2(g)+I2(g) 2HI(g)1/2H2(g)+1/2I2(g) HI(g)HI(g) 1/2H2(g)+1/2I2(g)1K1 = K2 =K3 P (HI)/P 2P (H2)/P 1 P (I2)/P 1K1 =P (H2)/P 1/2 P (I2)/P 1/2P (HI)/P K2 =P (H2)/P 1/2 P (I2)/P 1/2P (HI)/P K3 =正、逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的K K互為倒數(shù)?；榈箶?shù)。 即即K K 正正 K K逆逆1 1平衡常數(shù)是狀態(tài)函數(shù)，與達到平衡

14、的方式無平衡常數(shù)是狀態(tài)函數(shù)，與達到平衡的方式無關(guān)；關(guān)；平衡常數(shù)是強度性質(zhì)。平衡常數(shù)是強度性質(zhì)。K K ： 是由實驗測得各物質(zhì)濃度是由實驗測得各物質(zhì)濃度( (壓力壓力) )而得而得到的平衡常數(shù)，叫實驗平衡常數(shù)，有量綱。到的平衡常數(shù)，叫實驗平衡常數(shù)，有量綱。K K ：由熱力學函數(shù)計算求得的平衡常數(shù)，：由熱力學函數(shù)計算求得的平衡常數(shù)，叫標準平衡常數(shù)，叫標準平衡常數(shù)，無量綱。無量綱。根據(jù)化學反應(yīng)等溫方程：根據(jù)化學反應(yīng)等溫方程： rGm(T)=rGm(T)+RTlnQ 當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時rGm(T)=0， - rGm(T) =RTlnQeq 在熱力學中：在熱力學中： - rGm(T

15、) =RTlnK 則則 K = Qeq 上標上標eqeq表示在表示在平衡狀態(tài)下。平衡狀態(tài)下。稱為標準平衡常數(shù)，稱為標準平衡常數(shù)， 表明化學反應(yīng)進行的程度表明化學反應(yīng)進行的程度。 ：在一定溫度下指定的化學反應(yīng)在平衡時的反應(yīng)商是一個只與反：在一定溫度下指定的化學反應(yīng)在平衡時的反應(yīng)商是一個只與反 應(yīng)的本質(zhì)，即反應(yīng)的應(yīng)的本質(zhì)，即反應(yīng)的r rG Gm m(T)(T) 和和K K (T) (T) 有關(guān)的常數(shù)。有關(guān)的常數(shù)。 或或 在一定溫度下達到平衡的指定化學反應(yīng)系統(tǒng)中，各參加反應(yīng)的在一定溫度下達到平衡的指定化學反應(yīng)系統(tǒng)中，各參加反應(yīng)的 物種的平衡組成之間存在確定的函數(shù)關(guān)系。物種的平衡組成之間存在確定的函數(shù)

16、關(guān)系。說明說明rGm(T) = RTlnQ / K 所以，根據(jù)所以，根據(jù)Q與與K大小的比較，可以簡單判斷大小的比較，可以簡單判斷反應(yīng)平衡與否，以及可能自發(fā)進行的方向：反應(yīng)平衡與否，以及可能自發(fā)進行的方向： 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)會逆向自發(fā)；，反應(yīng)會逆向自發(fā)； 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)會正向自發(fā)；，反應(yīng)會正向自發(fā)； 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)處于平衡態(tài)。，反應(yīng)處于平衡態(tài)。1 平衡常數(shù)的求算平衡常數(shù)的求算 如反應(yīng)如反應(yīng) 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) rGm (298K) = -141.82 kJmol-1 ln K (T)

17、 = rGm (T) /RT = 141.82kJmol-1 /(0.00831kJmol-1K-1 298K) K (298K) = 7.41024 一一 K K10108 8數(shù)量級，就可認為反應(yīng)進行的很完全。數(shù)量級，就可認為反應(yīng)進行的很完全。 2 平衡常數(shù)的應(yīng)用平衡常數(shù)的應(yīng)用 計算物質(zhì)平衡濃度計算物質(zhì)平衡濃度 判定反應(yīng)方向和限度判定反應(yīng)方向和限度 計算轉(zhuǎn)化率計算轉(zhuǎn)化率298K298K時，反應(yīng)時，反應(yīng) AgAg+ +(aq) + Fe(aq) + Fe2+2+(aq) = Ag(s) + Fe(aq) = Ag(s) + Fe3+3+(aq)(aq)標準平衡常數(shù)標準平衡常數(shù)K K=3.2=3

18、.2。若反應(yīng)前。若反應(yīng)前 c c(Ag(Ag+ +) = ) = c c(Fe(Fe2+2+) ) = 0.10 molL= 0.10 molL-1-1, ,計算反應(yīng)平衡后各離子濃度。計算反應(yīng)平衡后各離子濃度。 計算物質(zhì)平衡濃度計算物質(zhì)平衡濃度 2 . 3)10. 0()Fe()Ag()Fe(223xxccccccK解：設(shè)平衡時解：設(shè)平衡時 c c(Fe(Fe3+3+) = ) = x x molLmolL-1-1, ,則根據(jù)反應(yīng)式則根據(jù)反應(yīng)式 Ag+(aq) + Fe2+(aq) = Ag(s) + Fe3+(aq)c0 /molL-1 0.10 0.10 0ceq /molL-1 0.10

19、 x 0.10 x x解方程解方程得得 x =0.020即平衡時，即平衡時，c (Fe3+) = 0.020 molL-1 c (Fe2+) = 0.080 molL-1 c (Ag+) = 0.080 molL-12 . 3)10. 0()Fe()Ag()Fe(223xxccccccK 判定反應(yīng)方向和限度判定反應(yīng)方向和限度 l K 值越大，進行程度越大。值越大，進行程度越大。l K 10108 8，進行很完全。，進行很完全。l K 1010-8-8，逆反應(yīng)進行的完全，正反應(yīng)幾乎不進行。，逆反應(yīng)進行的完全，正反應(yīng)幾乎不進行。l 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)會逆向自發(fā)；，反應(yīng)會逆向

20、自發(fā)；l 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)會正向自發(fā)；，反應(yīng)會正向自發(fā)；l 若若QK ，則，則rGm (T) 0，反應(yīng)處于平衡態(tài)。，反應(yīng)處于平衡態(tài)。 計算轉(zhuǎn)化率計算轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率% = 實際轉(zhuǎn)化實際轉(zhuǎn)化/初始初始100%平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。的的平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率。時時平平衡衡總總壓壓為為，求求該該溫溫度度下下當當系系統(tǒng)統(tǒng)的的時時的的，該該反反應(yīng)應(yīng)在在的的分分解解反反應(yīng)應(yīng)為為 例例(g)ONa 200kP0.116K 298K(g) 2NO(g)ON(g)ON422424

21、2 )/pOp(N)/pp(NOK4222 0.116pp)11/(pp)12(2 總總總總12%0.12 起始時物質(zhì)的量起始時物質(zhì)的量/mol10平衡時物質(zhì)的量平衡時物質(zhì)的量/mol起始時總物質(zhì)的量起始時總物質(zhì)的量/mol平衡分壓平衡分壓/kPa解解(g)O 2N(g)ON2421 2121n 總總總總p11 總總p12 第二節(jié)多重平衡系統(tǒng) 多重平衡系統(tǒng)的概念多重平衡系統(tǒng)的概念 在一個化學平衡系統(tǒng)中，含有多個是互有在一個化學平衡系統(tǒng)中，含有多個是互有關(guān)的平衡（所謂是互有關(guān)，就是指系統(tǒng)中有些關(guān)的平衡（所謂是互有關(guān)，就是指系統(tǒng)中有些物質(zhì)同時參加了多個平衡），這種系統(tǒng)就是多物質(zhì)同時參加了多個平衡）

22、，這種系統(tǒng)就是多重平衡系統(tǒng)。重平衡系統(tǒng)。 比如在二氧化硫與二氧化氮反應(yīng)生成三氧化比如在二氧化硫與二氧化氮反應(yīng)生成三氧化硫和一氧化氮的平衡系統(tǒng)中，就起碼同時含有以硫和一氧化氮的平衡系統(tǒng)中，就起碼同時含有以下三個有關(guān)的平衡：下三個有關(guān)的平衡： （1） SO2(g) + O2(g) = SO3(g)（2） NO2(g) = NO(g) + O2(g)（3） SO2(g) + NO2(g) = SO3(g) + NO(g)可見可見, 系統(tǒng)中每一種氣體都參加了兩個平衡，系統(tǒng)中每一種氣體都參加了兩個平衡，且且反應(yīng)反應(yīng)(3)是反應(yīng)是反應(yīng)(1)、(2)的總反應(yīng)。的總反應(yīng)。K分別為：分別為：21223)O()S

23、O()SO() 1 (ppppppK)NO()O()NO()2(2212ppppppK)2() 1 ()NO()SO()NO()SO()3(223KKppppppppK總反應(yīng)與各分步反應(yīng)的總反應(yīng)與各分步反應(yīng)的K間的關(guān)系可以證明：間的關(guān)系可以證明：仍以前一反應(yīng)系統(tǒng)為例，有仍以前一反應(yīng)系統(tǒng)為例，有 rGm(1) RT ln K(1) rGm(2) RT ln K(2) rGm(3) RT ln K(3)由于反應(yīng)由于反應(yīng)(3)可看作反應(yīng)可看作反應(yīng)(1)、(2)的總反應(yīng)，即的總反應(yīng)，即 rGm(3) = rGm(1) +rGm(2)則有則有 -RT ln K(3) = -RT ln K(1) -RT

24、ln K(2)得得 K(3) = K(1) K(2)推而廣之推而廣之K K總總 = = K K(1) (1) K K(2) (2) K K(n) (n) 多重平衡多重平衡( (multiple equilibrium) multiple equilibrium) v定義：定義： 在一定條件下，在一個反應(yīng)系統(tǒng)中一個或多在一定條件下，在一個反應(yīng)系統(tǒng)中一個或多個物種同時參與兩個或兩個以上的化學反應(yīng)，并個物種同時參與兩個或兩個以上的化學反應(yīng)，并共同達到化學平衡。共同達到化學平衡。v基本特征：基本特征： 參與多個反應(yīng)的物種的濃度或分壓必須同時滿參與多個反應(yīng)的物種的濃度或分壓必須同時滿足這些平衡。足這些平

25、衡。 v規(guī)律：反應(yīng)相加減，則規(guī)律：反應(yīng)相加減，則r rG G m m相加減；相加減；K K相乘除。相乘除。v標準平衡常數(shù)和實驗平衡常數(shù)均適用。標準平衡常數(shù)和實驗平衡常數(shù)均適用。 小 結(jié) 第三節(jié) 化學平衡的移動 一、濃度相化學平衡移動的影響一、濃度相化學平衡移動的影響二、壓力相化學平衡移動的影響二、壓力相化學平衡移動的影響三、溫度相化學平衡移動的影響三、溫度相化學平衡移動的影響勒夏特列原理勒夏特列原理 如果相如果相平衡平衡施加影響，平衡就施加影響，平衡就沿著減弱這種影響的方向移動。沿著減弱這種影響的方向移動。勒夏特列勒夏特列( Le Chatelier ( Le Chatelier H , 18

26、50-1936H , 1850-1936）法國無機）法國無機化學家，是冶金學和水泥、化學家，是冶金學和水泥、燃料及爆炸物方面的權(quán)威，燃料及爆炸物方面的權(quán)威，于于18881888年發(fā)表了著名的勒年發(fā)表了著名的勒夏特列原理。夏特列原理。 化學平衡的移動化學平衡的移動 v定義：由于化學平衡的條件變化導致化學平定義：由于化學平衡的條件變化導致化學平衡移動的過程。衡移動的過程。 化學平衡移動直到建立新的平衡。化學平衡移動直到建立新的平衡。v影響因素：影響因素：濃度濃度、壓力壓力和和溫度溫度。 增大反應(yīng)濃度或減少生成物濃度時平衡將沿正增大反應(yīng)濃度或減少生成物濃度時平衡將沿正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增

27、加生成物濃度反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增加生成物濃度時平衡則沿逆反應(yīng)方向移動。時平衡則沿逆反應(yīng)方向移動。例如：例如：Fe3+(aq) 3H2O(l) Fe(OH)3(s) 3H+ (aq)加加 水水加鹽酸加鹽酸 對于任意一化學反應(yīng)，在等溫下其自由對于任意一化學反應(yīng)，在等溫下其自由能變?yōu)椋耗茏優(yōu)椋?rGm RT ln (Q / K)v如果反應(yīng)商如果反應(yīng)商Q = K ，rGm = 0，反應(yīng)達到平反應(yīng)達到平衡。衡。v如果增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，如果增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，將使將使 Q K ，則則 rGm 0 ，原有平衡被原有平衡被破壞，反應(yīng)自發(fā)正向進行，直到破壞，反應(yīng)自發(fā)

28、正向進行，直到Q = K，反反應(yīng)建立新的平衡為止。反之，平衡逆向移動。應(yīng)建立新的平衡為止。反之，平衡逆向移動。對于溶液中的化學反應(yīng)：對于溶液中的化學反應(yīng)： 平衡時平衡時, , Q = K c c( (反應(yīng)物反應(yīng)物) )增大或增大或c c( (生成物生成物) )減小減小, , Q K ，平衡向平衡向逆向移動逆向移動動畫演示動畫演示v 壓力變化對平衡的影響實質(zhì)是通過濃度的壓力變化對平衡的影響實質(zhì)是通過濃度的 變化起作用。變化起作用。v 改變壓力對無氣相參與的系統(tǒng)或者反應(yīng)前改變壓力對無氣相參與的系統(tǒng)或者反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)無影響。后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)無影響。v 若分子數(shù)不相等平衡向氣體物質(zhì)

29、的量減小若分子數(shù)不相等平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動。的方向移動。 也可根據(jù)也可根據(jù)G = RTlnK + RTlnQ 的的公式來判斷：公式來判斷： QP K 時，時，rGm K 時，時，rGm 0, 逆向反應(yīng)能逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。自發(fā)進行。v壓力的變化對液相和固相反應(yīng)的平衡位置壓力的變化對液相和固相反應(yīng)的平衡位置幾乎沒有影響。幾乎沒有影響。v對于氣體參與的任意一反應(yīng)：對于氣體參與的任意一反應(yīng)：aA+bB=dD+eEaA+bB=dD+eEv 增加反應(yīng)物的分壓或減小產(chǎn)物的分壓，增加反應(yīng)物的分壓或減小產(chǎn)物的分壓，將使將使Q Q K K，則則 r rG Gm m 0 0， 平衡向右平衡向右移動。反

30、之，平衡逆向移動移動。反之，平衡逆向移動. .v其影響與濃度對化學平衡的影響完全相同。其影響與濃度對化學平衡的影響完全相同。 思考題思考題向平衡系統(tǒng)加入惰性氣體向平衡系統(tǒng)加入惰性氣體, , 平衡將如何移動？平衡將如何移動？ 惰性氣體是指不與體系中各物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體是指不與體系中各物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的氣體。加入惰性氣體：一是定容，氣體。加入惰性氣體：一是定容， 二是定壓。二是定壓。 定容定容情況下情況下, ,向平衡系統(tǒng)加入惰性氣體向平衡系統(tǒng)加入惰性氣體, ,雖然雖然總壓變大，但體系中各氣態(tài)物質(zhì)的分壓不會改變總壓變大，但體系中各氣態(tài)物質(zhì)的分壓不會改變, , Q Q 和和 K K 都不變都不變, ,

31、不會引起平衡的移動。不會引起平衡的移動。 定壓定壓情況下加入惰性氣體情況下加入惰性氣體, ,會使系統(tǒng)的體積增會使系統(tǒng)的體積增大大, , 各氣體物質(zhì)的分壓下降，會引起反應(yīng)物與生各氣體物質(zhì)的分壓下降，會引起反應(yīng)物與生成物氣態(tài)物質(zhì)的量不等的反應(yīng)向氣體物質(zhì)增多的成物氣態(tài)物質(zhì)的量不等的反應(yīng)向氣體物質(zhì)增多的方向移動。方向移動。濃度、壓力的變化濃度、壓力的變化Q改變改變溫度變化溫度變化K和和rGm的改變的改變rGm (T) = rHm (T) - TrSm (T)rGm (T) = RT lnK (T) RTmrHRmrSKln稱稱Vant Hoff Vant Hoff 方程式方程式2211RTmrHRmr

32、SKlnRTmrHRmrSKln不同溫度不同溫度 T T1 1 ，T T2 2 時，分別有等式時，分別有等式 : : 這里，近似地認為這里，近似地認為 r rH H m m和和 r rS S m m不隨不隨溫度變化。溫度變化。( 2 ) ( 1 ) ， 得得2112122112TRTTTmrHKKln)T1T1(RmrHKKln）（或 對于吸熱反應(yīng)，對于吸熱反應(yīng)， r rH H m m 0 0 ， 當當 T T2 2 T T1 1 時，時，K K 2 2 K K 1 1 ，平衡右移；，平衡右移； T T2 2 T T1 1 時，時，K K 2 2 K K 1 1 ，平衡左移。，平衡左移。 對于

33、放熱反應(yīng)，對于放熱反應(yīng)， r rH H m m 0 T T1 1 時，時，K K 2 2 K K 1 1 ，平衡左移；，平衡左移； T T2 2 T K K 1 1 ，平衡右移。，平衡右移。 2rm2111 2()()ln( )KTHTTKTRTT對于液體：對于液體：可為：可為：克拉貝龍克拉貝龍克勞修斯方程克勞修斯方程2112mvap12lnTTTTRHpp動畫演示動畫演示解：解：H H2 2O(l) = HO(l) = H2 2O(g) O(g) r rH Hm m= 44.0 = 44.0 kJmolkJmol-1-1由由 得得解得解得 T T = 383K= 383K2112mvap12

34、lnTTTTRHppTTK373K373KmolkJ00831. 0molkJ0 .44kPa3 .101kPa150ln11-1壓力鍋內(nèi)壓力鍋內(nèi), ,水蒸氣壓力可達到水蒸氣壓力可達到150kPa150kPa，計，計算水在壓力鍋中的沸騰溫度。算水在壓力鍋中的沸騰溫度。平衡常數(shù)的正確書寫平衡常數(shù)的正確書寫多重平衡：其基本特征是參與多個反應(yīng)的物多重平衡：其基本特征是參與多個反應(yīng)的物種的濃度或分壓必須同時滿足這些平衡。種的濃度或分壓必須同時滿足這些平衡。反應(yīng)相加減，則反應(yīng)相加減，則r rG G m m相加減；相加減；K K相乘除。相乘除。濃度、壓力和溫度變化對化學平衡的影響濃度、壓力和溫度變化對化學

35、平衡的影響: : 濃度或壓力只改變濃度或壓力只改變Q Q值，值， K K不改變。不改變。 溫度改變，溫度改變， K K值也將改變。值也將改變。Le ChatelierLe Chatelier原理：平衡向著消除外來影響，原理：平衡向著消除外來影響，恢復原有狀態(tài)的方向移動。適用范圍恢復原有狀態(tài)的方向移動。適用范圍: :已達平已達平衡的系統(tǒng)。衡的系統(tǒng)。總 結(jié) 在同一條件下能同時可向正逆兩個方向進行在同一條件下能同時可向正逆兩個方向進行的化學反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)，并把從左向右進行的的化學反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)，并把從左向右進行的反應(yīng)稱作正反應(yīng)；從右向左進行的反應(yīng)則稱作逆反應(yīng)稱作正反應(yīng)；從右向左進行的反應(yīng)則稱作逆

36、反應(yīng)。反應(yīng)。1.1.可逆反應(yīng)（可逆反應(yīng)（reversible reactionreversible reaction) ) 原則上所有的化學反應(yīng)都具有可逆性，只是原則上所有的化學反應(yīng)都具有可逆性，只是可逆程度不同，用可逆程度不同，用 表示可逆反應(yīng)。表示可逆反應(yīng)。 第一節(jié)第一節(jié) 可逆反應(yīng)與化學平衡可逆反應(yīng)與化學平衡 2. 化學平衡（化學平衡（chemical equilibrium) 在恒溫恒壓且非體積功為零時，隨著反應(yīng)的進在恒溫恒壓且非體積功為零時，隨著反應(yīng)的進行，系統(tǒng)的行，系統(tǒng)的 不斷變化，直至最終系統(tǒng)的不斷變化，直至最終系統(tǒng)的G 值不值不再改變，此時再改變，此時 , ,反應(yīng)達到了化學平衡。

37、反應(yīng)達到了化學平衡。 在恒溫恒壓且非體積功為零時，隨著反應(yīng)的進在恒溫恒壓且非體積功為零時，隨著反應(yīng)的進行，系統(tǒng)的行，系統(tǒng)的 不斷變化，直至最終系統(tǒng)的不斷變化，直至最終系統(tǒng)的G 值不值不再改變，此時再改變，此時 , ,反應(yīng)達到了化學平衡。反應(yīng)達到了化學平衡。mrG0Gmr (3)在在一定溫度一定溫度下化學平衡一旦建立，平衡常數(shù)下化學平衡一旦建立，平衡常數(shù) 則一定。則一定?；瘜W平衡具有以下特征：化學平衡具有以下特征：(1) 化學平衡是一個動態(tài)平衡；化學平衡是一個動態(tài)平衡；( (2) 條件發(fā)生了變化，原有的平衡將被破壞，代之條件發(fā)生了變化，原有的平衡將被破壞，代之 以新的平衡。以新的平衡。1 1 實驗平衡常數(shù)表達式實驗平衡常數(shù)表達式 稱濃度平衡常數(shù)濃度平衡常數(shù) 稱分壓平衡常數(shù)分壓平衡常數(shù) KP = B BA AD DG Gb ba ad dg gppppKC = B BA AD DG Gb ba ad dg gcccc如：對于平衡：如：對于平衡： aA + bB gG + dD2 2 標準平衡常數(shù)標準平衡常數(shù) 相于一般化學反應(yīng)相于一般化學反應(yīng) b/B/A/Y/XzZ(l)yY(aq) xX(g) cC(s)bB(aq)aA(g)bbppbbppKayx說明說明 K K是單位為一的量。是單位為一的量。 K K越大，化學反應(yīng)向右進行得越徹底。越大，化學反應(yīng)