文档介绍：第三章化学反应的限度(化学平衡)
本章主要内容
平衡常数的概念•表达式•计算
平衡常数与 Gibbs 自由能变的关系:Van‘t Hoff 等温式•计算任意条件下反应的G 及判断反应进行的方向
多重平衡
化学平衡的移动:温度、浓度及压力对化学平衡的影响
§ 平衡常数
平衡常数定义
假定可逆反应:
在温度 T(K) 时达到平衡,反应体系中 A、B、C、D 的平衡浓度分别为[A]、[B]、[C]、[D],则各物质平衡浓度间存在如下关系:
K 是一个常数,称为在温度 T(K) 时该反应的平衡常数。其中[A]、[B]、[C]、[D] 可以是摩尔浓度,也可以是分压或者摩尔分数。
平衡常数的意义:
平衡常数 K 表征在给定温度 T(K) 时,化学反应进行的程度或者限度。 K 值越大,表明反应进行越彻底; K值越小,表明反应进行的程度越浅。
二. 平衡常数表达式的书写
1. 各物质在平衡态时的定量关系,如果全用摩尔浓度表示,平衡常数为 KC;如果全用分压表示,则为 Kp;如果全用摩尔分数表示,则为KX;如果用两种以上形式表示,称为混合平衡常数,就表示为 K
例如反应
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
KC、Kp、KX 之间是可以相互换算的。例如上述反应的 KC、Kp 之间的换算:
由于 pV = nRT p = [C]·RT
普遍公式为:
(其中n 为生成物和反应物气体计量系数之差。注意其中 R的单位要和所用的压力、浓度单位保持协调)
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl–(aq) Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)
混合平衡常数,又称为杂平衡常数,如下列反应:
在反应体系中,既有固体,又有液体和气体,反应平衡常数表达式为:
2. 在整个反应过程中,凡是浓度和压力(几乎)保持不变的物质项,不必写入平衡常数表达式。这样处理的实质是把该物质的浓度(或压力)归并入常数项。如醋酸电离
又如反应
三. 标准平衡常数
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
标准平衡常数也称为热力学平衡常数,简称平衡常数。用 KT 表示。用测得的各组份平衡浓度或平衡分压,分别除以标准浓度( C ) 或者标准压力( p ),得到相对浓度或者相对压力,再带入平衡常数表达式,即得到标准平衡浓度。如反应
当浓度用摩尔浓度(M) 表示,压力用 bar 表示时,标准浓度( C ) 或者标准压力( p ) 在数值上均为 1,所以,由此计算得到的标准平衡常数 KT 在数值上与 K 相等,但无单位。