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学习要求
掌握:标准平衡常数的概念及其表达式的书写;多重平衡规则。
熟悉:有关标准平衡常数的计算;化学平衡移动的影响因素;吕·查德里原理。
了解:经验平衡常数的概念;根据反应商与平衡常数的关系判别化学反应方向。
在化学工艺及药物合成的生产与研究过程中,科学工作者特别注重两方面的问题:一是化学反应的可能性,二是化学反应的现实性。
所谓化学反应的可能性,是指通过化学热力学的理论推算,目标化学反应在一定条件下能不能自发地进行,以及能自发进行时反应的限度等。如果理论研究证明期望中的化学反应在设定条件下不能发生,那么就没必要在该条件下继续进行试验了。
所谓化学反应的现实性,是指化学反应的速率及影响反应速率的因素等。化学反应的速率问题,属于化学动力学的研究范畴。如果一个反应在指定条件下从热力学理论研究的角度看具备自发进行的趋势,但是反应速率太慢,那么从现实性的角度看,该反应是难以进行的。例如,常温常压下,H2+0.5O2 H2O,尽管从化学热力学的角度看,该反应具备正向自发进行的趋势,但其反应速率太小,实际上该反应在常温常压下难以进行,然而,在点燃或加入少量催化剂铂绒的条件下,反应即可迅猛进行。
对于一定条件下自发进行的化学过程,其反应通常都具有一定的限度,这个限度便是平衡状态。当化学反应达到平衡状态,反应物和生成物的浓度都不会再随时间发生变化,反应物转化成生成物已达到最大程度。化学反应是否存在自发进行的趋势与化学平衡均属于化学热力学研究的内容。
本章着重介绍化学平衡的主要内容。