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第四节化学反应进行的程度-化学平衡
热力学可逆过程和可逆反应
一个过程发生后,如果使其逆过程发生且系统和环
境能够完全复原,则该过程为可逆过程。可逆过程是
一个理想过程,为科学的抽象,是系统接***衡态下
的行为,因此和平衡密切相关,平衡下的过程才无限
接近可逆过程。
对于一个化学反应系统,相同条件下,反应物之间可以
相互作用生成产物(正反应),同时产物之间也可以相
互作用生成反应物(逆反应),这样的反应就叫做可逆
反应。可逆性是反应的普遍特征(平衡的概念)。
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可逆反应和化学平衡
迄今所知,仅有少数的化学反应其反应物能“全部”转变为
生成物,亦即反应能进行“到底”。
HCl + NaOH NaCl + H2O (溶液中)
2KClO3 2KCl + 3O2 (催化剂)
2H2 + O2 2H2O (点燃或催化剂)
而化学反应的可逆性或平衡是普遍的,这些少数的几个反应
仅表明它们向右进行的趋势很大。
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一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,系统中各组分的浓度不再随时间而改变,反应表观上已“停止”。系统的这种表面上静止的状态叫做化学平衡状态。
化学平衡的特征:
,正、逆反应速率相等。因此反应达到平衡后只
要外界条件不变,反应系统中各物质的量不随时间而变。
。只是宏观上的“静止”,微观
上正逆反应始终进行,但生成和消耗的速率相等。
。外界条件改变,原平衡就被破坏,
随后在新的条件下建立新的平衡。
一、化学平衡(V正=V逆)
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化学反应都有自发趋向平衡的热力学特性,如何来衡量一个平衡呢?即如何来定量描述一个已知的化学平衡呢?
ΔrGӨm(T );平衡常数。
平衡常数是如何对一个平衡进行数量化标志的呢?
表达式。
1、化学平衡常数
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(1)气体分压定律:
几种不同的气体混合成一种气体混合物时,此气体混合
物的总压力等于各组分气体的分压力之和。
分压力与总压力之间的定量关系:
P =ΣB pB
B为一理想气体混合物的某种组分。
p(B)=p ·n(B)/n=p× xB (摩尔分数或摩尔百分数)
p(B)=p ·V(B)/V=p × B (体积分数或体积百分数)
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(2) 化学平衡常数表达式
(实验或经验平衡常数)
在科学研究和生产实际中总结出一个规律,即对于一个可逆
反应一定条件下达到平衡后,生成物浓度(分压)以化学方
程式中化学计量系数为指数的乘积与反应物浓度(分压)以
计量系数为指数的乘积的比值为一个常数。
浓度平衡常数: Kc
压力平衡常数: Kp
对于理想气体平衡系统
Kp=Kc(RT)⊿
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对于气体反应系统:0=∑BνB B
则: K=∏B(pBeq/p)vB
aA(g)+bB(g)
gG(g)+dD(g)
对于反应:
ПB(pB/p )νB =




式中pB为气体B在平衡时的分压力( pBeq )。
(2) 化学平衡常数表达式
(标准平衡常数)
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化学平衡常数表达示例
0=∑BνB B
对于气体反应系统:
则: K=∏B(pBeq/p)vB
对于稀溶液反应系统:
K=∏B(bBeq/b)vB
对于混合反应系统:气态物质以分压,溶液以量
浓度表示。固体或纯液体不必列出。
S2-(aq)+2H2O(l) H2S(g)+2OH-(aq)
K={p(H2S) /p}.{b(OH -) /b}2 /{b(S2-)/ b}
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关于平衡常数需要注意的问题:
标准平衡常数不再分浓度和压力常数;溶液
中K与Kc数值上相等,量纲为一。
反应方程式写法不同,平衡常数的表达式和
数值亦不同;
固体和纯液体不出现