第四章化学平衡要点.pptx
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1、上一内容下一内容回主目录O返回第四章 化学平衡4.1 化学平衡的条件4.2 化学反应平衡常数和等温方程式4.3 平衡常数与化学方程式的关系4.4 复相化学平衡4.5 平衡常数的测定和平衡转化率的计算4.6 标准生成吉布斯自由能4.7 温度、压力等对化学平衡的影响4.8 近似计算上一内容下一内容回主目录O返回4.1 化学平衡的条件 化学反应体系 热力学基本方程 化学反应的方向与限度 为什么化学反应通常不能进行到底 化学反应亲和势上一内容下一内容回主目录O返回化学反应体系化学反应体系:封闭的单相体系,不作非膨胀功,发生了一个化学反应,设为:各物质的变化量必须满足:根据反应进度的定义,可以得到:上一
2、内容下一内容回主目录O返回热力学基本方程等温、等压条件下,当时:上一内容下一内容回主目录O返回热力学基本方程这两个公式适用条件:(1)等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应;(2)反应过程中,各物质的化学势 保持不变。公式(a)表示有限体系中发生微小的变化;公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变,化学势也保持不变。上一内容下一内容回主目录O返回化学反应的方向与限度用 判断都是等效的。反应自发地向右进行反应自发地向左进行,不可能自发向右进行反应达到平衡上一内容下一内容回主目录O返回化学反应的方向与限度用 判断,这相当于 图上曲线的斜率,因为是微小
3、变化,反应进度处于01 mol之间。反应自发向右进行,趋向平衡反应自发向左进行,趋向平衡反应达到平衡上一内容下一内容回主目录O返回化学反应的方向与限度体系的吉布斯自由能和的关系上一内容下一内容回主目录O返回为什么化学反应通常不能进行到底?严格讲,反应物与产物处于同一体系的反应都是可逆的,不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应,可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在混合吉布斯自由能的缘故。上一内容下一内容回主目录O返回为什么化学反应通常不能进行到底?将反应为例,在反应过程中吉布斯自由能随反应过程的变化如图所示。R点,D和E未混合时吉布斯自由能之和;P点,D和E混合后吉布
4、斯自由能之和;T点,反应达平衡时,所有物质的吉布斯自由能之总和,包括混合吉布斯自由能;S点,纯产物F的吉布斯自由能。上一内容下一内容回主目录O返回为什么化学反应通常不能进行到底?体系的自由能在反应过程中的变化(示意图)因D、E混合因生成F后使自由能降低后的自由能降低D、E、F混合上一内容下一内容回主目录O返回42 化学反应的平衡常数和等温方程式(任何气体B化学势的表达式(化学反应等温方程式(热力学平衡常数(用化学反应等温式判断反应方向上一内容下一内容回主目录O返回任何气体B化学势的表达式:式中 为逸度,如果气体是理想气体,则 。将化学势表示式代入的计算式,得:令:称为化学反应标准摩尔Gibbs
5、 自由能变化值,只是温度的函数。上一内容下一内容回主目录O返回化学反应等温方程式这就是化学反应等温方程式。称为“逸度商”,可以通过各物质的逸度求算。值也可以通过多种方法计算,从而可得 的值。有任意反应上一内容下一内容回主目录O返回热力学平衡常数当体系达到平衡,则 称为热力学平衡常数,它仅是温度的函数。在数值上等于平衡时的“逸度商”,是量纲1的量,单位为1。因为它与标准化学势有关,所以又称为标准平衡常数。上一内容下一内容回主目录O返回用化学反应等温式判断反应方向化学反应等温式也可表示为:对理想气体反应向右自发进行反应向左自发进行反应达平衡上一内容下一内容回主目录O返回下标 m 表示反应进度为 1
6、 mol 时的标准Gibbs自由能的变化值。显然,化学反应方程中计量系数呈倍数关系,的值也呈倍数关系,而 值则呈指数的关系。4.3平衡常数与化学方程式的关系例如:(1)(2)上一内容下一内容回主目录O返回4.4 复相化学平衡 解离压力 什么叫复相化学反应上一内容下一内容回主目录O返回什么叫复相化学反应?称为 的解离压力。例如,有下述反应,并设气体为理想气体:有气相和凝聚相(液相、固体)共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况,纯态的化学势就是它的标准态化学势,所以复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。上一内容下一内容回主目录O返回解离压力(dissociation p
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