无机化学,第四章,化学平衡,Chapter4:Chemical equilibrium,内容提要,第一节 平衡常数,第二节 化学平衡的移动,可逆反响：在相同条件下，既能向某一方向又能向相反方向进行的反响。,化学平衡：在可逆反响中正逆反响速率相等时，体系各组份的相对量不随时间而改变的状态。,化学平衡特点：,各物质的浓度或分压不再发生变化，反响,到达动态平衡；,平衡条件破坏后，平衡会发生移动。,物质浓度或分压的幂的乘积比值为常数。,一、化学反响的可逆性和化学平衡,第一节 平衡常数,N,2,O,4,(g),2NO,2,(g),第一节 平衡常数,对于任意溶液反响：aA+bB dD+eE,当反响到达平衡时，,对于任意溶液反响：aA+bB dD+eE,当反响物、产物中有气体物质平衡分压为 p)，那么气体物质用 p/p 代替浓度项。,注：浓度和分压为平衡时的浓度或分压。,第一节 平衡常数,二、标准平衡常数,K,是单位为1的量。,K越大，化学反响向右进行得越彻底。,因此标准平衡常数是一定温度下化学反,应可能进行的最大限度的量度。,K只与反响的本性和温度有关，与浓度,或分压无关。,说明：,第一节 平衡常数,书写标准平衡常数应注意的问题：,反响方程式的写法不同，那么K不同。,方程式系数扩大一倍，那么K平方。因此，表达式及,K值应与所书写的反响式相对应。,如果反响中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应,写在平衡关系式中。,在稀溶液中进行的反响，假设溶剂参与反响，但因其,浓度几乎维持不变，可以看成常数，故也不写入表,达式。,正、逆反响的K互为倒数。即K正 K逆1,第一节 平衡常数,12N2O4(g)4NO2(g),3 Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,（2）CaCO,3,(s),CaO(s)+CO,2,(g),=,N,2,O,4,(g),2NO,2,(g),第一节 平衡常数,第一节 平衡常数,r,G,m,=,r,G,m,+RT lnQ,平衡时：,r,G,m,=0,r,G,m,=-RT ln K,VantHoff 等温方程式,三、标准平衡常数与标准自由能变的关系,r,G,m,=-RT lnK,+RT lnQ,r,G,m,=RT ln(Q/K,),Q K，那么rGm 0，正向反响自发；,Q K，那么rGm 0，逆向反响自发；,Q K，那么rGm 0，化学反响到达平衡。,标准平衡常数也是化学反响自发进行方向的判据。,Q值与K相差越大，从正向或逆向自发进行反响的趋势就越大。,第一节 平衡常数,用标准平衡常数判断自发反响方向,对于任意反响：aA+bB dD+eE,K,c,:浓度平衡常数,K,p,:压力平衡常数,当a+b=d+e时，,K,c,和,K,p,无单位，与,K,在数值上相等，,当a+bd+e时，,K,c,和,K,p,有单位，,K,c,与,K,在数值上相等。,第一节 平衡常数,补充：,四、多重平衡,多重平衡：在一定条件下，在一个反响系统中一个或 多个物种同时参与两个或两个以上的化学反响，并共同到达化学平衡。,根本特征：参与多个反响的物种的浓度或分压必须同时满足这些平衡。,多重平衡规那么：反响相加减，那么rGm相加减，K相乘除。,标准平衡常数,和,实验平衡常数,均适用。,第一节 平衡常数,例如：,(1)C(gra)+O,2,(g),CO,2,(g)K,1,r,G,m,1,(2)CO(g)+1/2O,2,(g),CO,2,(g)K,2,r,G,m,2,(3)C(gra)+1/2O,2,(g),CO(g)K,3,r,G,m,3,K,1,=,K,2,K,3,r,G,m,1,=,r,G,m,2,+,r,G,m,3,第一节 平衡常数,定义：,由于化学平衡的条件变化导致化学平衡移动的过程。,化学平衡移动直到建立新的平衡为止。,影响因素：,浓度、压力和温度。,一浓度对化学平衡的影响,增加反响物浓度或减少生成物浓度，QK,化学平衡向着正反响方向移动；,增加生成物浓度或减少反响物浓度，QK,化学平衡向着逆反响方向移动。,r,G,m,=RT ln(Q/K,),第二节 化学平衡的移动,二压力对化学平衡的影响,压力的变化对液相和固相反响的平衡几乎没有影响。,对于任意气相反响：aA+bB dD+eE,1、改变气体分压,增加反响物的分压或减小产物的分压，将使Q K，那么 rGm 0，平衡正向移动。反之，平衡逆向移动.,第二节 化学平衡的移动,2、改变系统总压,当,a+b,=,d+e,，改变总压不会改变,Q,值，仍然有,Q,=,K,，平衡不发生移动；,当,a+bd+e,，改变总压将改变,Q,值，使,Q,K,，平衡将发生移动。,增加总压力,，平衡将向,气体分子总数减少的方向,移动。,减小总压力,，平衡将向,气体分子总数增加的方向,移动。,第二节 化学平衡的移动,三温度对化学平衡的影响,温度与浓度、压力相比，对平衡影响有,本质区别,：浓度、压力,只改变Q值，K,不改变,；而温度改变是通过改变平衡常数,K,使平衡发生移动。,两式合并得：,第二节 化学平衡的移动,设T1和T2时反响的标准平衡常数分别为K1和 K2,两式相减得：,那么有：,第二节 化学平衡的移动,结论：升高,温度，平衡向,吸热,方向移动；,降低,温度，平衡向,放热,方向移动。,讨论：,对于正向吸热反响，rHm 0，当T2T1，必然有K2 K1，平衡将向吸热反响方向移动；,对于正向放热反响，rHm 0，当T2T1，必然有K2 K1，平衡将向吸热反响方向移动。,第二节 化学平衡的移动,四 Le Chatelier原理,平衡向着减弱改变的方向移动。,第二节 化学平衡的移动,第二节 化学平衡的移动,稳态与内稳态,具有恒定的输入、输出组成,非平衡浓度,稳态：所有具有恒定输入输出的敞开系统所具,有的状态；,内稳态：生物系统内可能到达的稳态。,