1、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式平衡狀態(tài)是化學(xué)反響在該條件下進(jìn)行的最大限度。為了定量的研究化學(xué)平衡 ,必須找出平衡時(shí)反響系統(tǒng)內(nèi)各組分的量之間的關(guān)系 ,平衡常數(shù)就是平衡狀態(tài)的一種數(shù)量標(biāo)志 ,是說明化學(xué)反響限度的一種特征值。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K:表達(dá)式中 ,溶質(zhì)以相對濃度表示 ,即該組分的平衡濃度Ci除以標(biāo)準(zhǔn)濃度C的商；氣體以相對分壓表示 ,即該組分的平衡分壓Pi除以標(biāo)準(zhǔn)分壓P的商。以平衡時(shí)的生成物各組分的相對濃度和相對分壓之積為分子 ,反響物各組分的相對濃度和相對分壓之積為分母 ,各組分相對濃度或相對分壓的指數(shù)等于反響方程式中相應(yīng)組分的計(jì)量系數(shù)。討論:1、K的表達(dá)式中一定要用組分的平衡狀態(tài)時(shí)的濃度、分壓。同樣的表達(dá)

2、式 ,取用任意狀態(tài)非平衡狀態(tài)時(shí)的濃度、分壓進(jìn)行類似的計(jì)算 ,所得結(jié)果稱為反響商(Q)。2、K也稱為熱力學(xué)平衡常數(shù) ,區(qū)分經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)KP、KC。3、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)并不是指反響正在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行。相對濃度和相對分壓是平衡濃度、分壓“相對于標(biāo)準(zhǔn)濃度、分壓的一個無量綱數(shù)值 ,具有相對“標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的含義。4、純固、液態(tài)組分 ,濃度看作常數(shù)1 ,不列入表達(dá)式中。5、由于各組分的指數(shù)項(xiàng)與計(jì)量系數(shù)相應(yīng) ,所以K數(shù)值與具體反響方程式對應(yīng)。6、K與濃度無關(guān) ,是溫度的函數(shù)。例、Fe(S)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2(g)K=C(FeCl2)/CP(H2)/P/C(HCl)/C2注意:1、氣體一定要用相

3、對分壓 ,溶質(zhì)一定要用相對濃度。2、不要忘記指數(shù)項(xiàng)。K的大小反映了在一定條件下反響能進(jìn)行的最高程度、最大限度。K越大 ,說明反響到達(dá)平衡時(shí) ,生成物所占的比例越大 ,反響進(jìn)行的越完全 ,越徹底 ,可逆程度越小。用K可以說明、比擬化學(xué)反響進(jìn)行的完全程度。化學(xué)反響進(jìn)行的程度也可以用轉(zhuǎn)化率()來表示。某反響的轉(zhuǎn)化率=某反響物已轉(zhuǎn)化的量/某反響物初始量二者可以相互換算。但二者意義不同 ,K不隨濃度而變 ,轉(zhuǎn)化率那么隨濃度而變。例、PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)試證明K ,轉(zhuǎn)化率 ,總壓力P之間具有如下關(guān)系:K=2/(1-)P/P解:PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)初始n/mo

4、ln00轉(zhuǎn)化n/mol-n+n+n平衡時(shí)n/moln-nnn總n/moln(1+)各組分Xi(1-)/(1+)/(1+)/(1+)平衡分壓P/Pa(1-)P/(1+)P/(1+)P/(1+)K=P(PCl3)/PP(Cl2)/P/P(PCl5)/P=2/(1-)P/P證畢。K的再次討論:1、K必須與具體方程式相對應(yīng)。例、H2(g)+I2(g)=2HI(g)(1)1/2H2(g)+1/2I2(g)=HI(g)(2)(2)=(1)×1/2 ,K(2)=K(1)1/2可以根據(jù)表達(dá)式證明。反響方程式中計(jì)量系數(shù)增加n倍 ,那么K增加n次方。2、正、逆反響的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)互為倒數(shù)。接上例2HI(g

5、)=H2(g)+I2(g)(3)K(3)=K(1)-13、如果一個反響是幾個反響的總和 ,那么總反響的K等于各個分反響Ki的乘積多重平衡規(guī)那么。(7)=(4)+(5)+(6)K(7)=K(4)×K(5)×K(6)(11)=(8)+2/3(9)-1/3(10)K(11)=K(8)×K(9)2/3×K(10)-1/3也可以從表達(dá)式中證明。4.1.3平衡常數(shù)與反響速率系數(shù)間的關(guān)系略4.1.4標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定略4.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用4.2.1判斷反響程度4.2.2預(yù)測反響方向J>K說明生成物濃度乘積項(xiàng)大 ,平衡逆向移動；J<K

6、說明生成物濃度乘積項(xiàng)小 ,平衡正向移動；J=K平衡狀態(tài)。4.2.3計(jì)算平衡組成例:CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是工業(yè)上用水煤氣制取氫氣的反響之一。673K時(shí)用2.0mol的CO(g)和2.0mol的H2O(g)在密閉容器中反響 ,該溫度時(shí)反響的KJ=9.94 ,計(jì)算該溫度的CO的最大轉(zhuǎn)化率。解:CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)起始時(shí)物質(zhì)的量/mol2.002.0000反響中物質(zhì)的量變化/mol-x-x+x+x平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol2.0x2.0xxx平衡時(shí)總的物質(zhì)的量/mol4.0平衡時(shí)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(2.0x)/4.0(2.0x)/4.0x/4.0x/4.0根據(jù)

7、道爾頓分壓定律 ,物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等于其壓力分?jǐn)?shù) ,pi=(ni/n)p ,代入平衡常數(shù)的表達(dá)式得到K=p(CO2)/pP(H2)/P/p(CO)/pp(H2O)/p=x2/(2.0x)2=9.94x1.52mol平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率1.52mol/2.0mol=0.76=76%4.3化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡只是暫時(shí)的、相對的和有條件的。當(dāng)外界條件改變時(shí) ,由于它們對正、逆反響速率的影響不同 ,因而使原平衡被破壞了 ,此時(shí)各物質(zhì)的濃度會發(fā)生相應(yīng)的變化 ,直至在新的條件下 ,又建立起新的平衡。系統(tǒng)從一個平衡態(tài)變化到另一個平衡態(tài)的過程 ,稱為平衡的移動。化學(xué)反響平衡的移動稱為化學(xué)平衡的移動。化學(xué)平衡的移動

8、是因反響條件變化而引起的 ,移動的方向也是由反響條件濃度、壓力、溫度等的變化所決定 ,現(xiàn)分別討論如下:4.3.1濃度的影響在平衡狀態(tài)時(shí) ,增加反響物濃度或減少產(chǎn)物濃度 ,平衡正向移動。增加產(chǎn)物濃度或減少反響物濃度 ,平衡逆向移動。如果同時(shí)增加或減少反響物和產(chǎn)物濃度 ,平衡向何方移動？可以用反響商(J)判斷。J>K說明生成物濃度乘積項(xiàng)大 ,平衡逆向移動；J<K說明生成物濃度乘積項(xiàng)小 ,平衡正向移動；J=K平衡狀態(tài)。為了獲得更多的產(chǎn)物 ,工業(yè)上常常添加某種廉價(jià)原料以提高產(chǎn)率 ,就是利用上述原理。4.3.2、壓力的影響、壓力的變化對固、液態(tài)反響的影響很小 ,可以忽略不計(jì)。

9、涉及到氣體組分的反響 ,通過壓縮體積而增大系統(tǒng)的總壓力 ,就等于增加了單位體積內(nèi)組分氣體的量 ,增加了氣體組分的濃度 ,氣體組分濃度與其分壓呈正比 ,所以 ,系統(tǒng)總壓力的增大必將引起各組分氣體分壓的增大。JK,平衡那么要發(fā)生移動。總壓力變化對平衡移動的影響與濃度變化對平衡移動的影響有不同之處。濃度變化時(shí) ,往往只是某一組分濃度的變化 ,其它組分濃度不一定也變化。但在平衡系統(tǒng)中 ,增大或減小總壓力 ,各組分氣體的分壓都同時(shí)增大或減小同樣倍數(shù)。任一反響aA(g)+bB(g)=yY(g)+zZ(g)令n=y+z-a-b當(dāng)系統(tǒng)被壓縮 ,總壓力增大x倍時(shí) ,相應(yīng)各組分氣體分壓也同時(shí)增大x倍 ,此時(shí)平衡被

10、破壞 ,系統(tǒng)處于非平衡態(tài) ,有:J=XnK對于氣體分子數(shù)增加的分壓 ,n>0,Xn>1,J>K,平衡逆向移動 ,即增大壓力 ,各組分氣體分壓增大 ,平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動。對于氣體分子數(shù)減少的反響 ,n<0,Xn<1,J對于反響前后氣體分子數(shù)不變的反響 ,n=0,Xn=1,J=K,平衡不移動。同樣分析 ,用于總壓力減少時(shí) ,得出向氣體分子數(shù)增加的方向移動。結(jié)論:在平衡態(tài)時(shí) ,增大壓力 ,總是向氣體分子數(shù)減少的方向移動；減小壓力 ,總是向氣體分子數(shù)增加的方向移動。如果在一平衡系統(tǒng)中參加惰性氣體 ,對于平衡移動的影響主要

11、看各組分分壓變化情況。恒溫恒壓條件下 ,體積增大 ,相似于溶液的稀釋作用 ,各組分濃度降低 ,分壓減小 ,平衡要向氣體分子數(shù)增多的方向移動。恒溫恒容條件下 ,總壓力增大 ,但組分氣體分壓不變 ,J=K,平衡不移動。總壓力變化時(shí) ,檢查各組分氣體分壓是否改變？分壓增大 ,平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動 ,反之 ,那么向氣體分子數(shù)增多的方向移動。4.3.3溫度對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡移動的影響與前二者不同 ,溫度的變化導(dǎo)致k的改變。溫度變化對k的影響與熱效應(yīng)有關(guān) ,可據(jù)范特霍夫公式進(jìn)行計(jì)算。Igk2/k1=(H/2.303R)(T2-T1)/T2T1討論:1、正反響為放熱分壓 ,H&

12、lt;0,升溫T2>T1 ,有k1>k2 ,平衡逆向移動 ,吸熱方向。降溫時(shí)那么相反 ,正向移動(放熱方向)。2、正反響為吸熱反響 ,H>0,升溫T2>T1 ,有k1<k2 ,平衡正向移動 ,吸熱方向。降溫 ,逆向移動(放熱)。總之 ,升溫總是向吸熱方向移動 ,降溫總是向放熱方向移動。4.3.4勒夏特里原理平衡移動原理1、增加反響物濃度或分壓 ,平衡正向移動 ,向減小反響物濃度或分壓的方向移動。減少反響物濃度或分壓 ,平衡逆向移動 ,向增加反響物濃度或分壓的方向移動。2、對于有氣體參加的反響 ,增大總壓力 ,平衡向著氣體分子數(shù)減少的方向移動 ,向減少總壓力的方向移動。假設(shè)減小總壓力 ,平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動。3、升溫 ,向吸熱方向移動 ,向降低系統(tǒng)溫度的方向移動