称化学反应标准平衡常数
反应的标准平衡常数
反应的标准平衡常数反应的标准平衡常数（Kc）是描述化学反应平衡状态的重要参数。
它是指在给定温度下，当化学反应达到平衡时，各种物质浓度的比值的乘积的平衡常数。
Kc值的大小反映了反应物和生成物在平衡位置的浓度关系，对于了解反应的进行和平衡状态至关重要。
Kc的计算公式为，Kc = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b，其中[a]、[b]、[c]、[d]分别表示反应物和生成物的浓度，a、b、c、d分别表示反应物和生成物的化学计量数。
Kc值大于1说明生成物浓度较高，反应向生成物方向进行；Kc值小于1说明反应物浓度较高，反应向反应物方向进行；Kc值等于1说明反应物和生成物浓度相等，反应处于平衡状态。
在实际应用中，Kc值可以通过实验测定得到。
以简单的反应aA + bB ⇌ cC + dD为例，当反应达到平衡时，可以通过测定各种物质的浓度，代入Kc的计算公式中求得Kc值。
通过Kc值的大小可以判断反应的进行方向和平衡状态，为化学工程和生产提供重要依据。
Kc值的大小受到温度、压力等因素的影响。
根据Le Chatelier原理，当改变反应条件时，反应会倾向于抵消这种变化，使得Kc值保持不变。
例如，增加反应温度会使Kc值增大，反应向生成物方向进行；而增加反应压力会使Kc值减小，反应向反应物方向进行。
因此，在实际应用中，需要考虑反应条件对Kc值的影响，从而调整反应条件以达到期望的反应结果。
除了Kc值，还有Kp值和Kx值等反应平衡常数。
Kp值是指在气相反应中各种气体的分压比值的平衡常数，Kp与Kc之间存在着一定的关系。
Kx值是指在溶液中各种物质的活度比值的平衡常数，它与Kc之间也存在着一定的关系。
这些平衡常数的存在为研究和应用化学反应提供了重要的依据。
总之，反应的标准平衡常数是描述化学反应平衡状态的重要参数，它反映了反应物和生成物在平衡位置的浓度关系。
通过实验测定和计算，可以得到Kc值，并根据Kc值的大小判断反应的进行方向和平衡状态。
化学反应的标准平衡常数
5.2.3b
RT
ln K
def ΔrGm
5.2.3a
def ΔrGm
K e RT
5.2.3b
这两个公式表示 K 与
ΔrGm 之间的关系。是沟
通化学热力学与平衡计算
的桥梁。
它们不但适用于理想气体化学反应，也适用于非理想系统，
如高压下真实气体、液态混合物、液态溶液中的化学反应。在
后三种情况中，K 依然是常数，但已经不是平衡压力商了。
所以,可以得到摩尔反应吉布斯函数为:
ΔrGm
RT
ln
Jp K
5.2.4
由
ΔrGm
RT
ln
Jp K
5.2.4 可见，
Jp K 时， rG m 0，反应能自发进行； Jp K 时， rG m = 0，反应处于平衡； Jp K 时， rG m 0，反应不能自发由左向右进行。
（逆反应能自发进行）
1 ΔrGm μ (C,s) 2 μ (O2 , g) μ (CO,g)
K
peq (CO,g)
/p
peq (O2
,g)
/p
3. 相关化学反应标准平衡常数之间的关系
这里所谓的相关化学反应，是指有加和关系的几个化学反应。
因为，吉布斯函数 G 是状态函数。所以若在某一温度下 ，几个化学反应具有加和性时，这些反应的ΔrGm 也有加和 关系。而因为 ΔrGm RT lnK ，所以可以推得相关化学反应
一致； 3. 改变原料配比所得的 K 应相同。
若要跳过例 题，请用右 边的按钮
例 5.2.1 将一个容积为 1.0547 dm3 的石英容器抽空。 在 297.0 K 时导入一氧化氮直到压力为 24.136 kPa。 然后再引入 0.7040 g 的溴，并升温到 323.7 K 。 测得平衡时系统的总压为
标准平衡常数表达式
标准平衡常数表达式平衡状态是化学反应在该条件下进行的最大限度。
为了定量的研究化学平衡，必须找出平衡时反应系统内各组分的量之间的关系，平衡常数就是平衡状态的一种数量标志，是表明化学反应限度的一种特征值。
标准平衡常数（Kθ）:表达式中，溶质以相对浓度表示，即该组分的平衡浓度Ci除以标准浓度Cθ的商；气体以相对分压表示，即该组分的平衡分压Pi除以标准分压Pθ的商。
以平衡时的生成物各组分的相对浓度和相对分压之积为分子，反应物各组分的相对浓度和相对分压之积为分母，各组分相对浓度或相对分压的指数等于反应方程式中相应组分的计量系数。
讨论:1、Kθ的表达式中一定要用组分的平衡状态时的浓度、分压。
同样的表达式，取用任意状态（非平衡状态）时的浓度、分压进行类似的计算，所得结果称为反应商(Q)。
2、Kθ也称为热力学平衡常数，区分经验平衡常数KP、KC。
3、标准平衡常数并不是指反应正在标准状态下进行。
相对浓度和相对分压是平衡浓度、分压“相对于”标准浓度、分压的一个无量纲数值，具有相对“标准态’的含义。
4、纯固、液态组分，浓度看作常数1，不列入表达式中。
5、由于各组分的指数项与计量系数相应，所以Kθ数值与具体反应方程式对应。
6、Kθ与浓度无关，是温度的函数。
例、Fe(S)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2(g)Kθ=[C(FeCl2)/Cθ][P(H2)/Pθ]/[C(HCl)/Cθ]2注意:1、气体一定要用相对分压，溶质一定要用相对浓度。
2、不要忘记指数项。
Kθ的大小反映了在一定条件下反应能进行的最高程度、最大限度。
Kθ越大，说明反应到达平衡时，生成物所占的比例越大，反应进行的越完全，越彻底，可逆程度越小。
用Kθ可以说明、比较化学反应进行的完全程度。
化学反应进行的程度也可以用转化率(α)来表示。
某反应的转化率=某反应物已转化的量/某反应物初始量二者可以相互换算。
但二者意义不同，Kθ不随浓度而变，转化率则随浓度而变。
3. 4 化学反应平衡常数
c
x
三 多相平衡
讨论一类最常见的情况：气体与纯固（或液）体间的化学反应。 凝聚相在通常温度下由于V 值很小， 凝聚相在通常温度下由于 m值很小， 在压力p与 相差不很大的情况下： 在压力 与pO 相差不很大的情况下：
O ∗ µ（s, T , p） µB s, T） = （ B
也就是说凝聚相纯物质的活度可视为1。 也就是说凝聚相纯物质的活度可视为 。 如果气态物质均按理想气体处理: 如果气态物质均按理想气体处理
三 多相平衡
某些氧化物在1000 K下的分解压 表 某些氧化物在 下的分解压
氧化物 CuO 分解压 2.0× ×
NiO
FeO
MnO SiO2
Al2O3 MgO CaO
p/kPa 10-8
稳定性
1.1× 3.3× 3.1× 1.3× 5.0× 3.4× 2.7× × × × × × × × 10-14 10-18 10-31 10-38 10-46 10-50 10-54
在p→0的极限情况下 γB=1，Kγ=1，则Kf 在数值上等于Kp 。 若用不同总压下测得的Kp 外推至p→0，则可 求得反应的Kf 。 同理
K
O
x p = lim ∏ pO p→ 0 B
eq B
eq
νB
故，可由实验结果外推确定标准平衡常数 。
平衡常数计算[例]
已知合成氨反应： N2 (g)＋3H2(g) ＝ 2NH3(g)， 在500℃时， ∆ rG =－71.90 kJ·mol-1
∑ν B
2. 实际气体反应的平衡常数
对于实际气体混合物，有
µ B (g, T, p , ξ ) = µ (g, T) + RTln ( f B /p )
化学平衡常数
标准平衡常数 由范特霍夫等温方程：
当反应达到平衡状态时
3
标准平衡常数表达式
对于气相反应：
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
［Xe］=1.5 a mol/L( 400 ℃) 250 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.4+1.0+0.01) ：(1.0+0.02) 400 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.5+1.0+0.01) ：(1.0+0.02)
27
②－① XeF2+F 2=XeF4 K(250 ℃)=1200 K(400 ℃)=5.5
1
K1= ［ Cl2（aq) ］/P Cl2= 5.83 ×10－2 /100×103=5.83 ×10－7 mol·L－1Pa －1 K2 = K3/ K1= 1.8 ×10－10/ 5.83 ×10－7 =3.09 ×10－4
22 竞赛试题 第5题 （6分）配制KI(0.100mol·L-1)–I2的水溶液，用0.100mol·L-1 Na2S2O3标准溶 液测得c(I2)＝4.85×10-3 mol·L-1。量取50.0mL KI-I2溶液和50.0mL CCl4置于分液 漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c(I2)＝2.60×10-3 mol·L-1。已知实验温 度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85 : 1。求水溶液中I2＋I¯＝I¯3的平衡常数。
化学反应的标准平衡常数
系统:
r Gm (T ) r Gm (T ) RT ln ( f B xB ) B B
eq B r Gm (T ) RT ln ( f Beq xB )
eq eq B ( f K (T ) B xB )
B
B
理想液态混合物
K (T )
Z (T , pZ )
于是
pA A (g, T ) RT ln p pB B (g, T ) RT ln p pY Y (g, T ) RT ln p pZ Z (g, T ) RT ln p
r Gm (T ) vB B (T )
pB vB (T ) B RT ln p B B
y ) (
p eq Z
z )
K (T )
pY p eq a pA p
eq
y
pZ p eq b pB p
eq
z
反应的标准平衡常数
r Gm (T ) RT ln K (T )
lnK =－ rGm(1)/ (RT) =－19.74
则 K =2.68×109
§3.2 化学反应的 标准平衡常数
r H m (T ) r H m (298.15K )
r S ( T ) S .15K ) r m ( 298 m T T 298 K C B (B)dT
p ,m
C B p,m (B)dT
rGm (2) rGm(1) =Gm,1＋Gm,2 ＋Gm,3＋ rGm(2)
Gm,3 =∫V(l)dp 0 CH3OH(l) p
平衡常数和标准平衡常数的关系
平衡常数和标准平衡常数的关系
平衡常数和标准平衡常数是化学反应中常用的两个概念。
平衡常数是指在化学反应达到平衡时，反应物和产物的浓度比值的乘积，可以用来描述反应的方向和强度。
标准平衡常数是指在标准状态下（一般为1 atm和298 K），反应物和产物的摩尔浓度比值的乘积，可以用来比较不同反应的相对强度。
平衡常数和标准平衡常数之间有以下关系：
K = K' × (RT)^Δn
其中，K是平衡常数，K'是标准平衡常数，R是气体常数，T是温度，Δn是反应物物质的摩尔数减去产物物质的摩尔数的差。
这个公式的意义是，平衡常数和标准平衡常数之间的比例关系与反应物和产物物质的摩尔数差以及温度有关。
当温度升高时，平衡常数和标准平衡常数之间的比例关系会受到温度项的影响，即乘以一个温度的指数项。
当反应物和产物物质的摩尔数差越大时，平衡常数和标准平衡常数之间的比例关系也越大，这表明反应越偏向产物方向。
总之，平衡常数和标准平衡常数是化学反应中常用的两个概念，它们之间的比例关系与反应物和产物的物质量、温度等因素有关。
在化学反应的研究中，这个关系式是非常重要的。
- 1 -。
化学平衡常数
（4）、判断某时刻反应是否达平衡及反应方向 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用 该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积 的比即浓度商Q与K比较大小来判断。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
未达平衡，正向移动。 Q< k, p q c (C )c ( D) 达平衡，平衡不移动。 QC m n Q = k, c ( A)c ( B) Q > k， 未达平衡，逆向进行
又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参 加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示 在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应 C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
K=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH] · 3COOH]) [CH
2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来 表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关
3．(2011· 扬州模拟)某密闭容器中充入一定量SO2、O2 发生反应2SO2(g)＋O2(g) 3(g)，测得SO3浓度与反应 2SO 温度关系如图。下列说法正确的是( )
A．该反应ΔH>0 B．SO2转化率：a>b>c C．化学反应速率：c>b>a D．浓度商：b>c>a
4.(2012· 高考大纲全国卷)合成氨所需的氢气可用煤和水做原 料经多步反应制得，其中的一步反应为： CO(g)＋H2O(g)
（3）平衡状态只与始态和终态有关，而与途径无关
（一 ） 恒温恒容：
1、任何一个可逆反应,只要一边倒后完全相同，则二 平衡等效 （平衡时相同物质的含量、n、C、相同) (全等平衡)
恒温恒容： 2SO2 (g)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Δ nΒ n B nB ,0 ξ υB υB
dnA dnD dnG dnH dξ a d g h
ξ在0到1这间变化时，A、D、G、H四种物质都存在， 且其量都在变化，每取ξ一定值时，则A、D、G、 H也都有确定的量。
第一章 热力学第一定律与热化学 5
2.反应的方向
• 存在于NO2 和NO 混合气中的 化学平衡. 2NO2(棕色) =N2O4(无色) (左图, 室温) N2O4 + 2NO = 2N2O3(s, 蓝色) (右图, 液氮中, < 100.1 ℃)
第一章 热力学第一定律与热化学 2
引
言
1.内容：运用化学势讨论化学平衡的实质 2.主要解决： 由热力学数据计算化学平衡常数； 以确定反应的方向、平衡条件和平衡时各物 质间的数量关系； 研究温度、压力等因素对化学平衡的影响。 3.说明：热力学处理平衡问题不涉及变化的 速率.
Chemical Equilibrium
引
言
• 化学平衡是热力学第二定律在化学反应中的具体应用。 • 用热力学原理, 研究化学反应系统的平衡规律, 解决反应的方 向和限度问题, 找出平衡组成与温度, 压力之间的关系. • 化学平衡的热力学原理, 为实际生产中寻找最佳的反应工艺 条件以提高产率提供理论依据.
( rGm )T , p 0
反应自发地向右进行
反应自发地向左进行，不可能自发 向右进行 反应达到平衡
第一章 热力学第一定律与热化学
7
G 用 ( ) T , p 判断，这相当于 G ~ 图上曲线的斜率，
因为是微小变化，反应进度处于0~1 mol之间。
G )T , p 0
Δr Gm 0 反应能正向进行
Δr G m 0 反应不能正向进行（逆方向可） Δr Gm 0 反应达到平衡
K KP
K Qa K Qa
压力商
pG p p H p PB Q p a P B pA p pD p
B B
Δr G m
G υ Β μ Β ξ T ,p Β
6
第一章 热力学第一定律与热化学
3.根据吉布斯函数的判据：
G 用 ( )T , p ,
B
B
B 或 ( r Gm )T , p 判断都是等效的。
(rGm )T , p 0
(rGm )T , p 0
设任意一封闭体系中有一化学反应 aA + dD + … → gG+hH + … 在定温定压下，若上述反应向右进行了无限小量的 反应，此时体系的吉布斯函数变
dG(T ,p) μ Β dnB
dnB υ B dξ
B
，代入上式得
dG(T ,p) μ Bυ Β dξ ( υ Β μ Β )dξ
i
（产物） i （反应物） i i i
0 i
若A、B、G、H皆为理想气体，有：
pi RTln 0 p
9
第一章 热力学第一定律与热化学
pA pB 0 a( RTln 0 ) b( B RTln 0 ) p p pG pH 0 0 g ( G RTln 0 ) h( H RTln 0 ) p p
1.化学平衡表现为静态，而实际上是一种动态平衡， 它是化学反应进行的限度。 2.当外界条件一变，平衡也随之发生改变，直至新 的平衡。 化学平衡的实质：从动力学看，是正、逆反应的速 度相等；从热力学看，是产物的化学势总和等于反 应物化学势的总和。
二.化学反应平衡条件
1.反应进度 任一化学反应 aA + dD === gG + hH 0 υ B B 它的化学计量方程式的通式为： B
g h a a 0 H r Gm RTln( G ) a b eq a A aB 第一章 热力学第一定律与热化学
10
二.平衡常数： g h aG aH 0 K a b constant a A aB eq
K ： 称化学反应标准平衡常数，无量纲。与温度、
反应体系本身有关。给定反应，温度一定，则 有定值。
0
r G RT ln K
0 m 0 m
0
r G : 化学反应标准吉布斯自由能变化值
第一章 热力学第一定律与热化学
11
三.化学反应的等温方程
(reaction isotherm)Van’t Hoff等温式
g h a a 0 H r Gm r Gm RTln G a b a A aB
0 A
g h a a 0 0 0 0 H r Gm g G h H a A b B RTln G a b aA aB g h a a 0 H r Gm RTln G a b aA aB
r G
0 m
在T一定时为常数，化学平衡时rGm=0, 所以有： g h a a 0 H r Gm RTln( G ) 0 a b eq a A aB
(
反应自发向右进 行，趋向平衡 反应自发向左Hale Waihona Puke 行，趋向平衡反应达到平衡
第一章 热力学第一定律与热化学 8
(
G )T , p 0
G ( )T , p 0
§3.2 化学反应等温方程和平衡常数
一.化学反应等温方程式
aA bB gG hH
等温条件下，化学反应达平衡时
§3.1 化学反应的平衡条件
一.化学反应平衡的实质
An equilibrium is established when the rate of the forward and backward reactions are equal. for example：
H2 (g)+I2(g) 2HI(g)
r Gm r G RT ln Qp
0 m
RT ln K
0
RT ln Q p
——Van't Hoff等温式 Qp aG aH
g h
a A aB
a b
, 称为压力商
r Gm RT ln K RT ln Qp
p
反应进行的方向和限度 的判断：
K Qa