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-化学平衡的规则 > Video
同学们好
这一节我们将继续学习
有关化学平衡常数的
相关内容
在上一节当中
我们从实验平衡常数和
标准平衡常数角度出发
跟大家讨论了
两种平衡常数的
它的联系和差异
帮大家找到了
方便的准确把握
化学平衡常数与
产物和反应物之间的
比例关系的途径
这节当中
我们将继续讨论
化学平衡的规则
首先 我们来看
多重平衡规则
所谓的多重平衡啊
是指在一个体系当中
如果存在着
多个化学的平衡
这时候多个化学平衡
同时达到了平衡状态
这当中
任意一种物质的
平衡浓度和分压呢
一定要同时满足
每一个达到平衡的
化学反应的
标准平衡常数的表达式
也就是说
我们针对每一个平衡
都有相应的一个
标准平衡常数的表达式
这时候
我们当中的
任意的一个物质的
它的浓度和分压
都必须能够满足
我们的单个化学反应的
标准平衡常数
表达式的写法
更进一步的
利用这样的多重平衡规则
我们可以间接的求得
我们化学平衡的
标准平衡常数
怎么样去理解
我们用间接方法
来求得标准平衡常数呢
我们可以从下边的例子
来加以详细的讨论
比如说
在一个容器当中
有这样一个反应
就是我们前面讨论过的
由C和O2
生成CO的
这样一个典型的反应
这个反应
如果按照
标准平衡常数的写法
我们写出
对于这样一个可逆反应的
标准平衡常数的表达式
我们暂且把它表示为K1⊖
K1⊖的写法当中
我们发现
产物以分压的形式
除以标准压力放在分子上
而反应物呢
我们这里只考虑了
O2的分压除以标准压力
以及它的ν为1/2
这样一个指数关系
C呢 由于是固体
所以在标准平衡常数的
写法当中
我们不表示出来
这时候有了
第一个反应的
它的标准的平衡常数
同样
从盖斯定律
我们知道了
在这里如果还有
充足的O2提供的话
CO又和
O2进一步反应
生成相应的CO2
按照标准平衡常数的写法呢
这时候
我们又可以写出
针对第二个反应的
标准平衡常数K2⊖
K2⊖与K1⊖相比
这当中无论是产物
还是反应物
都是以气态的形式存在的
这时候最方便的
就是我们以
各参量的分压
与标准压力的比值
来作为我们
标准平衡常数的
写法的考虑
按照标准平衡常数的
写法的规则呢
我们分子上
同样还是采用的
产物的写法
分母呢 用的是两个反应物的
它的相关规则的写法
K1⊖和K2⊖就代表了
由C分两步
变成CO2的
这样一个分步反应当中
每一步的
标准平衡常数的写法
但是从盖斯定律的讨论
我们也发现
1和2两个反应
实际上
是我们这样一个总的
可逆反应当中的两步
这个反应
是我们常见的
C和充足的O2反应以后
最终得到
目标产物是CO2的
这样的一个完整的反应
这个完整反应当中
包含了
前边我们所讨论的1和2
两个分步反应
我们仅看第3步的
这样一个总体的反应
这样的平衡常数呢
依据类似于反应1的
标准平衡常数的写法
我们的总的反应的
标准平衡常数呢K3⊖
我们可以写成
我们的产物的分压与
标准压力的相除
与我们的反应物
当中的O2
与标准压力相除
两者的比值
就是我们的K3⊖
仔细的观察
K1⊖、K2⊖
和K3⊖之间的关系
我们就容易看到
在反应过程当中
K1⊖、K2⊖、K3⊖
都有各自不同的
依据标准平衡常数的写法
所表达出来的
分压之间的关系
但是由于我们的1和2
是反应3的
两个分步反应步骤
我们仔细的考察
K1⊖、K2⊖
与K3⊖之间的关系
我们就不难发现
它们之间
实际上是这样的一个
数学的方程
也就是
总的反应的标准平衡常数
等于各分步反应的
标准平衡常数的乘积
这是多重平衡规则当中
一个非常重要的观点
同学们
在后续的学习和应用当中
一定要多加留意哦
把握了这样一个方程
你就等于掌握了
多重平衡规则当中的
最重要的一个数学工具
利用这个工具呢
同学们不但可以
通过分步反应
求出总的反应的
标准平衡常数
我们如果知道了
分步反应当中的
一个标准平衡常数
又知道了
总的反应平衡常数
那不用我多解释
同学们自然就会算出
另外一个分步反应的
标准平衡常数
这一点是不是和我们在
盖斯定律当中
介绍化学反应的反应焓变
或反应的热效应
有异曲同工的道理呢
关于这部分内容
同学们可以在课后
通过练习
加以更加深刻的理解
我们来看另一个例子
在这个例子当中
SO2
与充分的O2反应
形成SO3
这当中呢
由于都是气相参与的反应
我们依据
标准平衡常数的写法
把它们引入
标准平衡常数的表达式当中
形成我们的K1⊖
如果在同一个体系当中
我们还有第二个反应
这第二个反应呢
是NO2分解为
NO和O2的反应
这个反应
从组成和形式上来看
都和第一个
SO2和SO3的
可逆反应之间
没有任何的关系
但是我们可以不关心
它们彼此之间的联系
只讨论当这两个反应
处在同一个体系当中的时候
它们所形成的相应的
标准平衡常数的写法
对于第二个可逆反应来讲
按照气态物质参与反应的
标准平衡常数的写法
我们同样可以把
反应的产物
和反应物之间
形成相应的这样一个
数学比例关系
这样
我们就可以针对
NO2的分解
写出来
关于第二个反应的
K2⊖
有了这样两个分步反应的
标准平衡常数
我们是否可以借助
分步反应
来解决
我们这样一个复杂反应的
标准平衡常数的
计算或写法呢
我们来看
在这样一个
复杂反应当中
我们似乎一时还很难找到
我们的分步反应的身影
但是
从我们的反应物的种类
和产物的种类上来看
除了刚才
我们参与反应的O2以外
所有的物质都存在
我们先按
针对这个反应式的
标准平衡常数的写法
把我们的K3⊖
用我们的平衡常数的表达式呢
把它表达出来
我们可以看到
我们把产物放在
分子的位置
把反应物呢放在分母的位置
细心的同学已经发现了
如果这时候
我们把它的分子分母
分别加上了
我们的O2的分压
这时候我们就很方便的
把K3⊖与我们已知的
K1⊖和K2⊖的乘积
建立起了这样一个
数学的等价关系
这也同样印证了
我们前面讨论的
分步反应的
标准平衡常数的乘积等于
总反应的标准平衡常数
这样一个数学的规律
有了这两个典型反应的讨论
就为同学们以后掌握
类似的利用多重平衡
来求解我们复杂反应
或者是分步反应当中的
标准平衡常数的方法
有关这部分的内容
同学们课后
还可以多加以练习和体会
接下来
我们讨论第二个内容
也就是平衡常数的计算
如何帮我们准确的把握
在可逆反应过程当中
反应物与产物在平衡时的
转化率
等相关的关键化学参数
因为转化率呢
是直接表达
反应物与产物的比例的
这样一个数学的关系
有了这样的关系
就能帮助我们把控
化学反应的进程
我们来看
对于N2O4
这样一个离解的反应
在这个反应当中
每一个N2O4呢
会离解成两个
NO2的分子
在室温条件下
如果我们已知
这样一个反应的
平衡常数呢为0.116
那么在这个温度条件下
如果系统的
总的平衡压力
为200kPa
这时候
N2O4的
平衡转化率α
到底是多少呢
这是我们需要通过
平衡常数
来帮我们解析的一个
具体的化学变化过程当中的
物质相对量的
精确计算的问题
首先
对于平衡转化来讲
α的物理意义
实际上是指
可逆反应达到平衡时
反应物的转化量
与初始的反应物的
总量的比值
而对于刚才我们讨论的
这样一个分解的
或者是离解的
可逆反应来讲
我们可以假定
初始的N2O4的
总量为1mol
这样呢 方便我们计算
和数学的处理
那么这时候
当初始量为1mol的时候
对于这个可逆反应而言
反应物初始的物质的量
是1mol
产物呢 初始量
自然就是0mol
当反应达到平衡时
我们假设转化率
如果是α的话
那么N2O4呢
一共转化了
1×α就是αmol
而我们的NO2
生成多少呢
前面讲了
这个可逆反应
它是1:2的关系
也就是说
每离解一个
N2O4分子
会形成两个
NO2分子
这时候产物的转化量
或者生成量
是2倍的αmol
在达到平衡时
我们的反应物还剩多少呢
如果反应物
已经转化掉了αmol
那么平衡时
就剩余量是（1-α）mol
而达到平衡时
我们的产物的量呢
自不用多说
就是刚刚转化的
这样一个
产物的转化量
2αmol
这时候
由于实验条件当中
给出的是整个体系的压力
所以
我们要把整个体系的压力
与我们整个体系的
物质的摩尔量
建立起相应的关系
这时候就需要我们计算
在平衡时
总的物质的量
是多少个摩尔
这时候非常明显的就是
我们要把达到平衡时的
终态量
无论是反应物
还是生成物
把物质的总量呢
进行数学的加和
加和以后我们发现
达到平衡时
整个体系当中
物质的总量
是（1+α）mol
有了这样的一个
数学的推断
把握了在达到平衡时
整个体系当中
气体物质的摩尔总数
有了我们整个体系当中的
总的压力
同学们似乎已经看到了
解决这一问题的
正确的途径
好 无论你是怎么样设想的
让我们跟着下续的
这样的一个思路
一步一步的来解开
转化率与我们的
反应条件之间的关系
我们设定平衡时体系的
总压为p总
这时候
我们的N2O4的分压呢
根据物质的摩尔量的关系
与总压之间
就有这样的数学关系
而生成物NO2的分压呢
根据它们在总的物质量当中
所占的比例关系
与总压之间的关系呢
就有了这样一个
数学的关系
我们把N2O4和
NO2的分压
分别带入
我们可逆反应的
标准平衡常数的
写法的方程当中
我们就会得到
这样的一个
平衡的方程式
从已知条件当中
我们已经知道了
这样的标准平衡常数呢
等于0.116
而把刚才的数学关系
代替我们的
标准平衡常数当中的
分压的比例
我们就可以得到
这样一个标准的方程式
这个方程式当中
由于我们的p总彼此之间
它们是存在着相应的
数学的关系
我们可以把它
单独的列成一个参量
而把我们的α
之间的相互关系呢
列为另外一个
单独的参量
这时候
方程就可以简化成
这样一种表达的方式
而从前边
最初的已知的条件当中
我们知道
总的压力呢 是200kPa
而这时候
我们把200kPa与
我们的标准压力相除
就有了这样的关系
而前边看起来眼花缭乱的α
与我们的
转化量之间的关系呢
我们可以简化成这样一个
方程当中的参量
进一步简化
同学们就可以得到α
等于0.12
也就是转化率为12%的
这样一个精确的数学结果
经过前期的推演
同学们就可以知道
在25℃、200kPa的总压下
N2O4这种气态的
物质的离解的
平衡转化率
可以达到12%
这也就为我们
圆满的解决了一个
在实际的化学反应
或化工生产当中
所需要把控的反应物
与产物之间
在这样的温度和压力下的
数学计量关系
从而可以指导
我们实际的
化学产品的生产
或者是产物
或生成物之间的
损耗和产品之间的关系
有关平衡常数
帮我们解决
产物与反应物之间的
比例关系的例子
还有许多
同学们课后可以参考
书上的相关的例题
和我们留给课下的
作业题
来加以训练和熟悉
化学平衡
是可逆反应当中的
一个重要的现象
化学平衡常数
更是我们研究
化学反应进程的
重要的物理参量
有关化学平衡的移动和
化学平衡改变的条件
特别是化学平衡
对于化学反应的
方向和进度的描述
我们将在下一章当中
跟大家详细的展开讨论
有关这一章的内容
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
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-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
--Video
-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)
--Video
-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
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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
--Video
-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-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
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
--Video
-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
--Video
-化学与材料-正渗透与水处理技术
--Video
-化学与材料-相变材料（一）
--Video
-化学与材料-相变材料（二）
--Video
-化学与材料-范德华力与二维材料
--Video
-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
