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2011化工工程师考试：无机化学 学习方案汇总

第五章 化学平衡 (4学时)

基本要求

1.熟悉化学平衡和平衡常数的概念。

2.了解平衡常数与自由能变化ΔG的关系。

本章重点与难点

本章重点掌握是化学反应的平衡规律，它涉及化学反应能否发生，反应进行的方向和限度，属于化学热力学(thermodynamics)研究的内容;

本章学习的难点是应用热力学的基本原理研究化学反应的的可能性和限度。其主要内容是研究各种因素，如浓度、温度、压力等对化学反应平衡移动的影响，从而揭示化学平衡本质和特征。

基本概念

可逆反应; 不可逆反应;化学平衡;动态平衡;浓度平衡常数与压力平衡常数;平衡转化率;自由能变;化学平衡移动;van’t Hoff方程式。

授课要点

一.平衡常数

(一)化学反应的可逆性和化学平衡

化学反应的可逆性

在同一条件下，既能向一个方向又能向相反方向进行的化学反应，叫做可逆反应(reversible reaction)。 大多数化学反应都是可逆的。例如，在一定温度下，将氢气和碘蒸气按一定体积比装入密闭容器中，它们将发生反应，生成气态的碘化氢：

H2(g)+I2(g)→2HI(g)

实验表明，在反应“完成”后，反应体系中同时存在H2(g)、I2(g)和HI(g)三种物质，即反应物并没有完全转化为生成物。这是因为在H2(g)和I2(g)生成HI(g)的同时，一部分HI(g)又分解为H2(g)和I2(g)：

2HI(g)→H2(g)+I2(g)

上述两个反应同时发生且方向相反，可以用下列形式表示：

H2(g)+I2(g)≒ 2HI(g)

通常将从左向右进行的反应叫做正反应;从右向左进行的反应叫做逆反应。

虽然多数反应都是可逆反应，但可逆的程度不同。通常将可逆程度极微小的反应称之不可逆反应(irreversible reaction)。如在二氧化锰存在下将氯酸钾加热分解：

2KMnO4=2KCl +3O2

这个反应在实际上向右进行的非常完全，是个不可逆的反应。

化学平衡

对于任一可逆反应，例如，在密闭容器中N2(g)和H2(g)合成NH3(g)的反应：

N2(g)+3H2(g)→ 2NH3(g)

当反应开始时，N2(g)和H2(g)的浓度较大，而NH3(g)的浓度为零。因此，反应刚刚开始时，正反应速率大，逆反应速率为零。但随着反应的进行，N2(g)和H2(g)的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐降低。与此同时，生成物NH3(g)的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐升高。当反应进行到一定程度后，正反应速率等于逆反应速率，即V正=V逆。如图3-6所示。此时的反应物N2(g)、H2(g)和生成物NH3的浓度不再发生变化，反应达到了最大限度。这种正、逆反应速率相等时，反应体系所处的状态叫做化学平衡(chemical equilibrium)。

反应体系处于平衡状态时，反应并未停止，只不过是正、逆反应速率相等、方向相反而已。因此，化学平衡是动态平衡。

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