1、第六章第六章 化学平衡化学平衡（Chemical Equilibrium）一一.化学反应的可逆性化学反应的可逆性（Reversibility）和可逆反应和可逆反应（Reversible reactions）绝大多数化学反应都有一定可逆性 例如：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(水煤气)N2(g)+3 H2(g)2 NH3(g)可逆性显著 Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)可逆程度小 只有极少数反应是“不可逆的”（单向反应）例如：2 KClO3(s)=2 KCl(s)+3 O2(g)可逆反应可逆反应在同一条件（温度、压力、浓度等）下，在同一条件（温度、压力、浓度等）下，
2、能同时向两个相反方向进行的反应能同时向两个相反方向进行的反应 无机化学“可逆反应”热力学“可逆过程”（无机化学“可逆反应”多数为热力学“不可逆过程”）二、化学平衡的概念二、化学平衡的概念（一）定义-可逆反应在一定条件下，正反应速率等正反应速率等于逆反应速率于逆反应速率时，反应体系所处的状态状态，称为“化化学平衡学平衡”。化学平衡是一种动态平衡动态平衡。即在化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度或者分压都不再改变，但本质上，无论正反应还是逆反应，都进行着。例：N2O4(g)2 NO2(g)无色 红棕色 在373K恒温槽中反应一段时间后，反应混合物颜色不再变化，显示已达平衡，测得平衡时N2O4、
3、NO2浓度如下表所示：N2O4-NO2体系的平衡浓度（373K）次序 起始浓度 浓度变化 平衡浓度 NO22/N2O4 /moldm-3 /moldm-3 /moldm-31 N2O4 0.100 -0.060 0.040 0.36 NO2 0 +0.120 0.120 2 N2O4 0 +0.014 0.014 0.37 NO2 0.100 -0.028 0.072 3 N2O4 0.100 -0.030 0.072 0.37 NO2 0.100 +0.060 0.160 平衡时 NO22/N2O4不变，即达到一个“常数”称为“平衡常数平衡常数”（K）N2O4(g)2 NO2(g)K=NO2
4、2/N2O4 =0.37（373 K）（二）二）平衡常数平衡常数（Equilibrium constants）1.1.定义：定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度的方程式计量系数次方的乘积与反应物计量系数次方的乘积之比为一常数，称为“平衡常数”。符号：K 这一规律称为“化学平衡定律”标准平衡常数标准平衡常数：m(T)=m(T)+RTlnJ 化学反应达到平衡时：r(T)=0在一定温度下m(T)+RTlnJ平衡 m(T)RTln （pi/p)(ci/c)平衡在一定温度下，当气相系统（或溶液系统）达到化学平衡时，参与反应的各气体的分压与热力学标压之比（或各溶质的浓度与热力学标态浓度之比）以
5、方程式中的计量系数为幂的连乘积是一常数 平衡常数的意义:表示在一定条件下，可逆反应所能进行的极限。K，正反应彻底。通常：K 107，正反应单向;K K r逆反应自发进行，平衡向气体分子总数增加的方向移动，以消除总压力降低的影响。四、温度对化学平衡的影响四、温度对化学平衡的影响把Vant Hoff等温式与吉布斯一赫姆霍兹方程结合来讨论封闭体系，热力学平衡常数K r（或K）只是温度T 的函数。推导K r与T 的关系:由标态下Vant Hoff等温式 G=-RT lnK(封闭体系、等温、不做非体积功封闭体系、等温、不做非体积功)标态下吉一赫方程为：G=H-TS (封闭体系、等温、不做非体积功封闭体系
6、、等温、不做非体积功)代入上式 得，H-TS=-RT lnK lnK=(S/R)-(H/RT)此式称为Vant Hoff方程T 不大，无相变：H T H 298,S T S 298 lnK1=(S298/R)-(H298/RT1)（1）lnK 2=(S298/R)-(H298/RT2)（2）（2）-（1）：ln（K2/K1）=(H/R)(T2-T1)/(T2T1)ln（K2/K1）=(H/R)(T2-T1)/(T2T1)H 0 吸热,T 2 T 1:K2r K1r H 0 放热,T 2 T 1:K2r K1r温度 ，平衡向吸热反应方向移动，且K r 改变温度 ，平衡向放热反应方向移动，且K r
7、 改变例例：N2(g)+3 H2(g)=2NH3(g)H =-92.2 kJ.mol-1(放热)T1=298 K，Kp1=6.2105 T2=473 K，Kp2=6.210-1 T3=673 K，Kp3=6.010-4 即 T ，平衡向放热反应（正反应）的方向移动，且 Kp 求H和S值:由 lnK1=(S298/R)-(H298/RT1)则：lgK r=(S r/2.303R)-(H r/2.303RT)作出 lgK r (1/T)图 其斜率为(-H r/2.303R)截距为(S r/2.303R)可求出热力学函数H r和S r值 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响 提高提高反应物物浓度
8、，平衡向平衡向正反应方向移动方向移动，但但 K r 不变 压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响 提高提高总压力总压力，平衡向，平衡向气体分子总数减小的反应气体分子总数减小的反应方向移动方向移动，但但K r 不变 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响 温度 ，平衡向吸热反应方向移动，且K r 改变浓 度、压 力、温 度 对 平 衡 的 影 响浓 度、压 力、温 度 对 平 衡 的 影 响 L e-Chateliers Principle（勒萨特列原理）对于已达平衡的体系，若改变平衡体系的条件（浓度、压力、温度）之一，平衡将向减弱这一改变的方向移动。使用（正）催化剂能同等程度的提高正、逆反应的速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡移动，也不会改变平衡常数值。
