当前课程知识点：大学化学 > 第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡 > 6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数 > Video
同学们好
这一节
我们将开始本章的
第二部分的学习
也就是关于化学平衡的学习
在中学里
我们通过学可逆反应
已经掌握了
在可逆反应过程当中的
平衡常数的变化规律
那么这一节我们将讨论
平衡常数它的取值原则
以及平衡常数当中
我们平时不太关注的
有关量纲的问题
我们知道
对于一个可逆反应来讲
在这个反应当中
由反应物变成产物
由产物又可能在某种程度上
变回到反应物
具有这样特点的反应
我们称为可逆反应
而实际上
在我们的化学反应当中
处处都可以找到
可逆反应的身影
只是对于不同反应来讲
可逆的程度有所不同
从可逆反应的特点上来讲
在反应初期
由反应物变成产物的
正向反应速度
我们叫它ν正
从反应初期呢
逆向反应则是由
生成物变为反应物的反应
我们叫它逆向反应速率
我们称为ν逆
从最开始的正向反应速率
达到最高值
而逆向反应速率呢
由一开始时
我们的产物
它的组成和含量为0
所以这时候
逆向反应的速率呢
是最低的
随着反应时间的推移
这时候
正向的反应速率
v正在逐步的下降
而逆向的反应速率v逆呢
又在不断的增加
这与我们反应过程当中的
实际情况
是完全相符的
因为随着时间的推移
反应物的数量或浓度
在逐渐的减小
而生成物的数量或浓度呢
却在逐步的增加
当达到某一时刻
这个时候
正向的ν速率
与逆向的ν速率
两者之间达到
完全相等的状态
而这样一个状态
就是我们讨论的
可逆反应过程当中的
平衡状态
达到这一时间以后
单位时间内
由反应物变成产物的速率
以及单位时间内
由产物又分解为或者
逆向转化为反应物的速率
完全相等
也就是在同一时间内
物质的总量不再随着
反应的进程而发生变化
这时候
反应速率呢分别处于
一个相对稳定的阶段
这时候就达到了
可逆反应的平衡状态
当达到平衡状态的时候
由于正向与逆向的反应速率
完全相等
这时候
反应物的相对量
和产物的相对量
都不再随时间而发生变化
这种宏观上的静止的状态
所谓的静止呢
这里并不意味着
像我们的物体运动那样
处在一个
完全停止的状态
而是说单位内
由反应物变为产物的量
和在相同时间内
由产物再变为反应物的量
完全相等
这样在客观上
我们看起来似乎整个的反应
处在了一种停滞的状态
这种停滞的状态
或静止的状态呢
我们就称为平衡状态
而平衡状态
从正逆反应速率的
它们随时间变化的速率上
我们更容易能看到是一个
v正=v逆的
这样一个静止的平衡状态
达到平衡时
各物质的浓度
我们称为平衡浓度
如果这时候
是由气相参与的反应
那么这时候
气相达到平衡时
所保有的分压呢
我们称为平衡分压呢
针对这张图上
我们表示的v正和v逆
当它们达到了平衡以后
这时候所对应的
我们的反应物的
相对的浓度
我们就称为相应的
平衡浓度
而在同样的可逆反应当中
如果有气相参与的反应呢
这时候
各物质所保持的分压
就是平衡分压
平衡时
各组分的浓度和分压呢
由于达到了v正与v逆
两者之间的平衡
所以各组分的浓度和分压
都不再随着时间
而发生变化
这个时候
一个有趣的现象就发生了
也就是说
当正逆反应速率相等的时候
反应似乎停止下来了
而这个停止
是打引号的停止
就像我们
在看一个物体的运动一样
似乎它处在了一种
静止的状态
但这种静止只是表面的
实际上
这种表面的静止
是代表了一种在单位时间内
由反应物变成产物的量和
单位时间内
由产物再变为反应物的量
是完全相等的
所以在宏观上
再不显示出反应物
与产物之间
物质总量或分压的变化
同时化学平衡呢
由于刚才我们讲的
反应物与产物之间的
总量不变的这样一种关系
我们看起来
化学反应在这里是静止的
但实际上
在单位时间内
物质的变化的总量相等
才导致这一种宏观的
看起来的静止的现象
同时化学平衡呢
是在有条件下的平衡
当平衡条件
被破坏的时候
这时候平衡会依据
我们破坏条件的变化
而产生平衡的移动
比如说
浓度的变化
分压的变化
温度的变化等等
它们都会对平衡状态
产生影响
但是平衡的移动呢
又决定于
相对影响因素的变化量
是否会引导我们的平衡
朝有利的反应方向进展
还是引导我们的化学反应
朝不利的方向进展
这就是我们在
化学反应进程当中
所要调控的
平衡移动的方向
常见的化学平衡
主要有四大类
在中学里
同学们已经在
不同的章节当中
分不同的研究和讨论对象
逐一学过了
酸碱平衡、溶解沉淀平衡
配位平衡和氧化还原平衡
并且根据
不同的平衡特点
讨论了平衡常数
以及平衡的变化状态
在中学里
我们讨论平衡常数时
往往我们通过这样的
一个时刻开始的
生成物与反应物之间的
幂指数的乘积等于
一个常数
这样一个规律当中
所总结出来的平衡常数
实际上并不是
我们化学反应当中
最客观的反应平衡状态的
那个常数
原因是这样一个常数
通常被称为
实验平衡常数
原因是什么呢
是因为在这样一个
平衡常数的写法当中
由于我们引入了
生成物和反应物的幂次方
这时候无论我们
是用浓度
还是用分压
来表示的这样一个
平衡常数
我们就会发现
除非在d,g与a,b
这样的不同的
化学计量比系数当中
存在着一个特殊的关系
也就是说
当反应物的系数ν之和
与生成物的ν之和
处在同一个数级的时候
这时候才能保证
我们这样的
幂次方的乘积呢
它们相消以后
最后得到一个
量纲为1的常数
而大多数情况下
我们的反应物的
化学计量比之和
与生成物的化学计量比之和
是不相等的
这时候
我们如果按照
我们中学里
实验平衡常数的规则
所取值和计算出来的
这样一个所谓的
平衡常数
我们发现
这样的一个常数
是带有量纲的
而这种量纲呢 就取决于
我们的不同系数ν
它的状态以及
会取决于我们这当中
计算平衡常数时
所选择的是浓度参量
还是分压的参量
因而这样得到的
平衡常数
我们只具有参考的价值
而不能够
具体的精确把握
我们在化学反应过程当中
特别是典型的
可逆反应过程当中
真实平衡状态下
各反应物与产物之间的
浓度或分压之间的
精确的数学关系
因此
在计算实验平衡常数时
人们针对可逆反应当中的
气相和液相参与的反应
就不得不把这样的实验平衡常数
分别描述为
以浓度参量来计量的
实验平衡常数称为Kc
或者是以
分压方式来计量的
实验平衡常数 我们称为Kp
Kc和Kp都带有典型的参量
本身量纲的特征
因此实验平衡常数呢
受到化学计量比ν的影响
从真正的物理意义上来讲
我们的实验平衡常数
并非是精确描述我们的
反应物和生成物之间
数学关系的平衡常数
针对这一局限
IUPAC呢将热力学的标准
引入到
平衡常数的描述当中
确立了量纲为1的这样的
真正的标准平衡常数
从前边我们学习
热力学的标准态时
已经了解到
热力学当中
规定了对于气、固、液体系
我们的环境压力
是100kPa
而对于有液相参与的反应呢
特别规定了
液相的标准浓度为
1mol·L-1
以这样的相应的方式
来研究
我们的反应物和产物
在标准的100kPa和
1mol·L-1的
这样的浓度和压力条件下
来比较
由浓度和分压来确定的
反应的平衡常数
这时候
我们对于原有的平衡常数
就有了新的
数学的解析方法
比如说
对于有液相参与的反应
在这样的可逆反应过程当中呢
我们把浓度作为我们的
标准平衡常数的参量
来加以计算
我们只需要在每一项
我们的产物
和每一项的反应物
它的浓度之下
除上相应的标准浓度
这时候
所有的幂次方
在乘积之前
就已经消掉了
它们相应的量纲
这时候不管
a+b等不等于d+g
最后我们都可以确定
我们的K⊖
是一个量纲为1的
一个真实的常数
同样
我们对于气相参与的反应
在可逆反应达到平衡时
我们依据
标准平衡常数的写法
写出我们以分压为参量的
标准平衡常数的表达方式
我们同样在每一个
产物和每一个反应物
它的分压之下
再除上相应的标准压力
这时候我们就得到了
在乘积之前
就已经是一个完全的常数
那么它们的最后的
计算的结果
也一定是一个量纲为1的
这样一个标准的常数
从这里
同学们不难看出来
无论我们用分压状态
来描述的可逆反应当中的
标准平衡常数
还是我们刚才
用浓度作为参量
来描述的可逆反应当中的
标准平衡常数
两者之间在最后的结果当中
就不再要区分
它是Kc还是Kp
两者都是量纲为1的
这样一个标准常数
因此用IUPAC的标准
我们就完全统一了
标准平衡常数的
它的量纲
并且
使我们通过这样的计算方式
所获得的可逆反应的
它的平衡常数
成为了一个真正意义上的
物理的常数
有了这样的一个观点
就对我们后续
把握可逆反应的
真实的平衡常数
和精确的把握我们的
反应物与生成物之间的
数学比例关系
创造了方便的条件
这也就是
我们的标准平衡常数和
实验平衡常数
之间的联系和差异
同时
同学们要注意的是
标准的平衡常数与
初始的浓度和分压无关
而仅仅与温度有关
有关这部分内容
在下一节章节
我们讨论平衡常数
与温度之间的关系时
将跟大家从数学角度
来详细的讨论
温度对于标准平衡常数的
影响机制
同时呢 和我们常规的
实验平衡常数一样
在标准平衡常数的
表达式当中
纯的固体物质和水
是不写出的
这点
和我们的实验平衡常数
是同样的表达方式
同时K⊖呢
可以通过实验测定
也可以通过
在下一章当中
我们跟大家介绍的
热力学参数的计算
而获得
有关这部分内容
我们将在第七章当中
跟大家详细的展开
这节课
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
