100.0kPa
W2 O 6
100.0 51.0kPa
100.0kPa
100%
49%
§4.2 标准平衡常数的应用
4.2.1 判断反应程度 4.2.2 预测反应方向 4.2.3 计算平衡组成
4.2.1 判断反应程度
K 愈大，反应进行得愈完全； K 愈小，反应进行得愈不完全； K 不太大也不太小(如 10-3< K <103),
p(W2O6)=100.0
kPa
–
98.0 2
kPa=51.0
kPa
K
[
[ pGeWO4 / p ]2 pGeO/ p ]2[ pW2O6 /
p
]
2.0
98.0 1002
1002 51.0
100
4.
7103
平衡转化率：
def
B
n0
B neq n0 B
B
例如：
GeO 100.0 2.0kPa 100% 98%
大多数化学反应都是可逆的。例如：
c /(mol L1)
t/s
H2 (g) I2 (g)
2HI(g)
r正×107 mol
r逆×107
L s 1
1
0
0.0100 0.0100 0 76.0 0
2000 4850
0.00397 0.00397 0.0121 12.0 2.04 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 3.43
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
[c(Sn4 ) /c ][c(Fe2 ) /c ]2 K
[c(Sn2 ) /c ][c(Fe3 ) /c ]2
对于一般的化学反应：
aA(g) bB(aq) cC(s) xX(g) yY(aq) zZ(l)
解：pV = nRT 因为T 、V 不变，p∝nB pB cBRT
p0(CO)=(0.0350×8.314×373)kPa=108.5 kPa p0(Cl2)=(0.0270×8.314×373)kPa=83.7 kPa
解：
CO(g)+Cl2 (g) COCl 2(g)
开始cB/(mol·L-1)
解： 2GeO (g) + W2O6 (g) 2 GeWO4 (g)
开始pB/kPa 100.0
100.0
0
变化pB/kPa –98.0
- 98.0 2
98.0
平衡pB/kPa 100.0–98.0
100.0 – 98.0 2
98.0
p(GeO)=100.0 kPa – 98.0 kPa =2.0kPa
反应物部分地转化为生成物。
4.2.2 预测反应方向
反应商： 对于一般的化学反应： aA (g)+ bB(aq)+cC(s) xX(g)+yY(aq)+zZ(l) 任意状态下：
J def [ pi (X) / p ]x[ci (Y) / c ]y [ pi (A) / p ]a[ci (B) / c ]b
K
pX/ p pA/ p
xcY/ c acB/ cybK 是量纲一的量。 K 是温度的函数，与浓度、分压无关。
* 标准平衡常数表达式必须与化学反应计 量式相对应。
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K1
K1
[ p(HI) / p ]2 [ p(H2 ) / p ][p(I2 ) /
p
第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数
§4.1 标准平衡常数 §4.2 标准平衡常数的应用 §4.3 化学平衡的移动 §4.4 自发变化和熵 §4.5 Gibbs函数
§4.1 标准平衡常数
4.1.1 化学平衡的基本特征 4.1.2 标准平衡常数表达式 4.1.3 标准平衡常数的实验测定
4.1.1 化学平衡的基本特征
化学平衡：
在一定条件下，可逆反应处于化学 平衡状态：
r正=r逆≠0
特征： （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。
4.1.2 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 ]
反应开始：c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0, r正较大,r逆为 0； 反应进行：c(H2),c(I2)减小,r正减小,c(HI)增大,r逆增大； 某一时刻：r正= r逆，系统组成不变，达到平衡状态。
r/(mol·L1 s·-1)
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
r r正
逆
反应商判据：
J<K J=K J>K
反应正向进行； 系统处于平衡状态； 反应逆向进行。
4.2.3 计算平衡组成
例题：已知反应CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) 在定温定容条件下进行,373K时K =1.5108。
反应开始时c0(CO)=0.0350mol·L-1， c0(Cl2)=0.0270mol·L-1， c0(COCl2)=0。计算373K反应达到平衡时各物种的分压和CO 的平衡转化率。
多重平衡原理 例题：已知25℃时反应
①2BrCl(g) Cl2(g)+Br2(g)的K 1 =0.45 ②I2(g)+Br2(g) 2IBr(g)的K 2 =0.051 计算反应 ③2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g)的 K 3 。 解：反应① + ②得：
2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g) K 3 = K 1 ·K 2 = 0.45×0.051=0.023
]
1 2 H 2 (g)
1 2 I 2 (g)
HI(g) K 2
K
2
[
p(H2 )
[ p(HI) / p ] / p ]1/ 2[ p(I2 )
/
p
]1/ 2 (K 1 )1/2
2HI(g) H2(g) I2(g)
K3
[
p(H 2 ) / p ][ [ p(HI ) /
p(I2) / p ]2
p
K3 ] =(K 1 )-1
0.0350 0.0270 0
4.1.3 标准平衡常数的实验测定
例题：定温定容下，GeO(g)与W2O6 (g) 反 应生成GeWO4 (g) ：
2GeO (g) +W2O6 (g) 2 GeWO4 (g)
若反应开始时，GeO和W2O6 的分压均 为100.0kPa，平衡时 GeWO4 (g) 的分压为 98.0kPa。求平衡时GeO和W2O6的分压以及 反应的标准平衡常数。