第三章化学平衡ppt课件.ppt

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1、物理化学电子教案—第三章第三章化学平衡§3.1化学反应的平衡条件§3.2化学反应等温方程式和平衡常数§3.3平衡常数表示法本节要点：熟悉化学反应的方向与限度掌握化学反应等温方程式和平衡常数掌握平衡常数表示法§3.1化学反应的平衡条件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：热力学基本方程等温、等压条件下，当时：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

2、（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1mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变。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。为什么化学反应通常不能进行到底？以反应为例，在反应过程中吉布斯自由能随反应过

3、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。§3.2化学反应等温方程式和平衡常数一、化学反应等温方程式对理想气体其化学势为：一、化学反应等温方程式化学反应等温方程式若令压力商当反应处于平衡状态平衡时的活度商:令：Kp成为反应的标准平衡常数，也称为热力学平衡常数等式两边在数值上相等，表示不同的物理意义：：标准状态下（101.325kPa，T）时反应物与产物的自由焓之差；：表示某温度下

4、的平衡压力商，不一定处在标准状态。该方程的意义在于理想气体化学反应的平衡常数与标准态的联系在一起了，从而使很容易得到。将式：代入得化学反应等温方程式：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平衡常数与化学方程式的关系例如：（1）（2）下标m表示反应进度为1mol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。在1000K理想气体反应CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)的Kp=1.43，若指定各物质的分压为=0.500kPa,=0.200kP

5、a,=0.300kPa,（1）试计算此条件下的△rGm，并说明反应的方向；（2）若在1200K时，Kp=0.73，试判断反应的方向。=0.300kPa。解：（1）△rGm=―RTlnKp+RTlnQp=―3791.3J＜0反应正向自发进行=0.90Kp=0.73即Qp＞Kp，△rGm＞0反应逆向自发进行(2)§3.3平衡常数表示法标准平衡常数经验平衡常数(压力，摩尔分数，浓度，物质的量)一、理想气体反应平衡常数1.理想气体反应的标准平衡常数Kp是热力学标准平衡常数，它为一无量纲量。Kp越大，反应就越完全。平衡常数的数值与反应

6、式的写法有关。同一反应，反应式写法不同，其平衡常数也不相同。3/2H2(g)+1/2N2(g)=NH3(g)的Kpθ为:3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)的Kpθ为:(1)(2)已知温度T时反应H2O(g)=H2(g)+½O2(g)的Kθp,1及反应CO2(g)=CO(g)+½O2(g)的Kθp,2，则在同温度下反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的Kθp,3为式中＝(g＋h)－(a＋d)是反应前后计量系数的代数和，令：则标准平衡常数Kp与经验平衡常数Kp的关系为一、理想气体反应平衡常数2.理想气体

7、反应经验平衡常数（1）用压力表示的平衡常数KpKp有量纲，在＝0时无量纲，只与温度有关。（2）用摩尔分数表示的平衡常数Kx对于理想气体，pB=pxBp是系统的总压，xB为物质的摩尔分数，因此或Kx为用摩尔分数表示的平衡常数，因Kp只与温度有关，则Kx与温度、压力均有关。一、理想气体反应平衡常数2.理想气体反应经验平衡常数2.理想气体反应经验平衡常数对于混合理想气体的某组分pB=cBRT，Kc就是用浓度表示的平衡常数，它也只是温度的函数。一、理想气体反应平衡常数（3）用浓度表示的平衡常数KC（4）用物质的量表示的平衡常数Kn依

8、据摩尔分数定义，有：令:代入整理，有:Kn与温度、压力和配料比等都有关系，因此，可利用此式讨论各种因素对平衡位置的影响非常方便。一、理想气体反应平衡常数2.理想气体反应经验平衡常数（1）标准平衡常数对于反应：aA+dD→gG+hH（2）各种平衡常数之间的关系1、