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化学反应速率和化学平衡
第二讲 化学平衡
通关秘籍：掌握化学平衡常数，掌握浓度、压力、温度、催化剂对化学平衡的影响
化学反应分为可逆反应和不可逆反应
不可逆反应是在一定条件下向一个方向几乎能完全进行的反应
可逆反应是在同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行
可逆反应的进行必然导致化学平衡的实现
一、可逆反应
例如:在高温时，一氧化碳与水蒸气作用生成二氧化碳和氢气：
经过一定时间，正反应速率和逆反应速率相等了，CO2、H2、H2O、CO四种气体的浓度不再随时间改变，这时建立了化学平衡。
二、化学平衡
在指定条件下，反应物可以转变成生成物的最大限度，就是化学平衡的问题
化学平衡状态具有以下几个重要特点
(1)化学平衡建立的条件: 正向反应和逆向反应的反应速率相等。
(2)化学建立平衡的标志: 反应物和生成物的浓度不随时间改变。
(3)化学平衡是相对的和有条件的动态平衡。
(提示：A：可逆反应 B：恒温 C：密闭条件）
当外界因素改变时，正、逆反应速率发生变化，原有平衡将受到破坏，直至在新条件下又建立起新的化学平衡。
以下反应均为可逆反应：
M
（氧化还原反应）
Mn+ + ne
HAc+H2O Ac- + H3+O
（弱酸的电离平衡）
Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+
( 配 位 平 衡 )
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) (沉淀溶解平衡）
其表示方式与实验平衡常数相同，只是相关物质的浓度要用相对浓度、分压用相对分压代替
标准平衡常数是一个无量纲的量
三、化学平衡常数
反映可逆反应进行程度的重要参数
四、平衡常数表达式的书写规则
（1）反应中有固体或纯液体参与反应，不写平衡常数，常数
（2）稀溶液中，有水参加，水不写进平衡关系式中
（3）平衡常数和化学方程式的书写有关
可以看出
不同的化学反应方程式，平衡常数表达式不同
衡量反应进行的程度
一般来说，K>107，反应很完全
K<10-7，几乎不能反应
K在107~10-7之间，是典型的可逆反应
说明：
平衡常数的大小，只能说明可逆反应的正反应所能进行的最大程度，并不能说明达到平衡所需的时间
平衡常数极小的反应，说明该条件下不能进行，若改变条件，仍可在新的条件下进行
五、平衡常数的意义
任意状态下
浓度商判据
浓度商：某一化学反应生成物任意状态下浓度系数次方的乘积与反应物任意状态下浓度系数次方的乘积的比值
QcQc=Kc，反应处于平衡状态
Qc>Kc，逆向反应自发进行
六、化学平衡的移动
1、浓度对化学平衡的影响
其他条件不变的情况下，增加反应物的浓度或减小生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度或减小反应物浓度，化学平衡向着逆反应方向移动
例：合成氨
当加大氮气或氢气的浓度时分母增大，此时， Qc2、压力对化学平衡的影响
总压的影响
对于反应前后气体分子数不等的反应，恒温下，增大总压，平衡向气体分子数目减小的方向移动，减小总压，平衡向气体分子数目增加的方向移动
对于反应前后气体分子数相等的反应，恒温下，增加或降低总压对平衡没有影响
分压的影响（与浓度的影响类似）
当加大气态反应物分压时，平衡向生成物方向移动，当减小气态反应物分压时，平衡向反应物方向移动
当加大气态生成物分压时，平衡向反应物方向移动，当减小气态生成物分压时，平衡向生成物方向移动。
450℃时，合成氨反应的平衡常数
求下列两种情况平衡移动的方向
(1) p(H2)=1000kPa,p(N2)=606kPa,p(NH3)=606kPa
(2) p(H2)=202kPa, p(N2)=505kPa ,p(NH3)=606kPa
解:（1）
反应正向进行
（2）
反应逆向进行
3、温度对化学平衡的影响
改变温度，会改变平衡常数，因此，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
4、催化剂对化学平衡的影响
对化学平衡无影响
原因：加入催化剂，会同等程度的提高正、逆反应速率，不会引起平衡常数的变化，也不会使化学平衡发生移动，但可以提高反应速率，缩短达到平衡的时间
平衡转化率
反应平衡时，已转化了的某反应物的量与转化前反应物的量之比。平衡转化率越大，表示达到平衡时反应进行的程度越大
反应CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)
在某温度T时，K=9.若CO和H2O的起始浓度皆为0.02mol/L求CO的平衡转化率。
解:设反应达到平衡体系中H2和CO2的浓度为X。
起始时浓度/mol/L
平衡时浓度/mol/L
0.02 0.02 0 0
0.02-X 0.02-X X X
CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)
解得
c(H2)= c(CO2)=0.015mol/L
此时CO转化掉0.015mol/L,CO的平衡转化率为
0.015
0.020
×100%
=75%
利用同样的方法,可以求得如K=4和K=1时,CO的平衡转化率分别为67%和50%。
可以看出，在其他条件相同时，K越大，平衡转化率越大。
X=0.015
即平衡时

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