化学平衡常数

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 化学平衡常数,1.,化学平衡状态,2.,平衡常数,3.浓度对化学平衡的影响,4.,压力对反应速率的影响,5.温度对化学平衡的影响,1.化学平衡状态(,state of chemical equilibrium,),化学平衡（,chemicalequilibrium）,在一定条件下系统内能发生化学反应的各物质的组成将不随时间而改变的现象。它是一个动态平衡，从微观上看，处于化学平衡的系统内反应仍在进行，但正、逆两个方向的反应速率相等，因而系统的组成不变。,平衡条件化学反应的通式可表示为0,BvB,，,式中,B,为反应方程式中的任一物质，,v,则是反应方程式中物质,B,的化学计量数，对反应物,vB,取负值，产物的,vB,取正值。,如果反应系统为一封闭系统，且反应在无非体积功的条件下进行，则当,BvB,B,0,时，反应可自动正向进行；当,BvB,B,0,时，反应反向自动进行；当,BvB,B,0,时，系统达到化学平衡状态。上述式中,B,为反应系统在任一给定状态下物质,B,的化学势。,定义 ，,A,称为化学反应的亲和势。化学平衡的条件即为,A,0。,已经处于化学平衡的系统，如果环境条件发生变化，则系统的平衡状态被破坏，系统的组成发生变化，系统在新的条件下达到一个新的平衡状态，这种情况称为平衡的移动。,温度、压力、惰性气体等因素的改变都可能引起平衡的移动。简单描述为：,只限一定条件下的可逆反应.,正反应速率等于逆反应速率.,反应混合物中各组成成分的摩尔分数或体积分数保持不变.,由正反应开始或从逆反应开始都可达到同一平衡.,已达平衡的系统,若稍改变条件(如浓度、温度、压强等)则平衡立即被破坏,需重新建立新的平衡,二勒沙特列原理（,Le,Chatelier,Rule,）,勒沙特列原理,：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,注意：勒沙特列原理的适用范围是：化学平衡，电离平衡，溶解平衡，水解平衡，状态平衡等。,但它只适用于,已经达到平衡的系统,。对于,非平衡系统,，其变化方向只有一个，那就是自发地向着平衡状态的方向移动。,2.,平衡常数,（,chemial,equilibrium constant）,平衡常数,当系统在一定条件下达到化学平衡时，产物和反应物的数量之间将保持一定的关系，可用平衡常数来描述这种关系。,标准平衡常数定义,为:,式中为物质,B,的标准化学势；,R,为摩尔气体常数；,T,为系统的热力学温度。是无量纲的量。对一个指定的反应方程式，其值仅仅取决于反应系统的温度和标准态的选择。如果将反应写作不同的计量方程式，则因,v,B,的不同，也不同。,在不同聚集态物质的反应中，可以根据物质,B,的化学势表达式，写出与系统平衡组成之间的关系式。例如，如果反应系统中的物质均为理想气体，则：,式中为反应达平衡时，气体,B,的分压，为标准压力。,与温度的关系为：,反应的标准摩尔焓变,一个化学反应的 是该反应进行限度的标志。的值可由反应系统的平衡组成计算，也可根据某些已知的热力学数据计算。,已经处于化学平衡的系统，如果环境条件发生变化，则系统的平衡状态被破坏，系统的组成发生变化，系统在新的条件下达到一个新的平衡状态，这种情况称为,化学平衡的移动（,shift of chemical equilibrium,）,。,温度、压力、惰性气体等因素的改变都可能引起平衡的移动。,3.,浓度,(,concentration,),对化学平衡的影响,对于任意一化学反应，在等温下其自由能变为：,r,G,m,=RT(Q/K),如果反应商,Q=K,，,r,G,m,=0,，,反应达到平衡态。如果增加反应物的浓度，将使,QK,，,则,r,G,m,K,，,r,G,m,0,，,反应将逆向自发进行，直至建立新的平衡为止。,4.,压力,(,pressure,),对化学平衡的影响,压力的变化对液相和固相反应的平衡位置几乎没有影响，但对于气体参与的任意一反应：,aA,+,bB,可逆于,dD,+,eE,增加反应物的分压或减少产物的分压，都将使,Q,K,，,r,G,m,K,，,r,G,m,0,，,平衡向左移动。这与浓度对化学平衡的影响完全相同。,如果对一个已达平衡的气体化学反应，增加系统的总压或减小总压，对化学平衡的影响将分两种情况：当,a+b=d+e,，,即反应物气体分子总数与生成物质的气体分子总数相等时，增加总压与降低总压都不会改变,Q,值，仍然有,Q,=K,，,平衡不发生移动；,如果反应物气体分子总数与生成物气体分子总数不等，,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。,5.,温度,(,temperature,),对化学平衡的影响,温度对化学平衡的影响与浓度或压力改变对化学平衡的影响完全不同，因为浓度或压力只改变,Q,值，而不改变标准平衡常数,。但是温度改变，,K,值也将改变：,K,2,K,1,=,r,H,m,（,T,2,T,1,）,R,（,T,1,T,2,）(6-1),从式（,6-1,）我们可以看出温度对化学平衡的影响：对于正向吸热反应，,r,H,m,0;,当升高温度时，即,T,2,T,1,，,必然有,K,2,K,1,也就是说平衡将向吸热方向移动；对于正向放热反应，,r,H,m,T,1,，（6-1）,式右端为负，则必有,K,2,K,1,就是说平衡向逆反应方向移动（逆反应为吸热反应）。从（6-1）式还可以看出，,r,H,m,0,绝对值越大，温度改变对平衡的影响越大。,