物理化学-第四章化学平衡20161012

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1、第四章化学平衡(Chemicalequilibrium)化学平衡：化学反应体系各组成不随时间而改变。本章主要解决下列问题：1.反应的方向和限度2.平衡时反应产率及平衡组成3.各种因素对平衡的影响第一节化学反应的平衡条件反应自由能(Freeenergy)回忆：自由能判据在等T、P，W=0时GT.P＜0自发进行GT.P=0平衡态GT.P＞0非自发设有：aA+dDgG+hH若体系发生了微小变化，则体系的dG为：dG=-SdT+VdP+BdnB若反应在等T、等P下进行dG=BdnBdG=BdnB由的定义d=dnB/BdnB=B·ddG

2、=BBdG()T,P=BB=(gG+hH)–(aA+dD)G()T,P=BB定义：rGm=G()T,P=BB在一定的T、P和条件下，每摩尔反应的自由能变化。在无限大的体系中发生了反应进度等于1mol的化学反应引起的自由能的变化。讨论：（1）G()T,P物理意义在TP一定时，体系的自由能G随反应进度的变化率（2）随着反应的进行G()T,P是个变量Why?气体反应：B=B0+RTlnpB/porGm=G()T,P=（BB)产–(

3、B

4、B)反1．如rGm＜0，表明随着反

5、应的进行（的增大）体系G减少，反应正向自发进行另：如rGm＜0，（BB)产＜(

6、B

7、B)反迁移方向为反产，正向自发rGm越负，表明反应向右进行的趋势越大2．如rGm＞0，表明随着反应的进行（的增大）体系G增大，反应正向非自发进行如rGm＞0，（BB)产＞(

8、B

9、B)反迁移方向为产反，反向自发3．如rGm=0，表明反应达到平衡如rGm=0，（BB)产=(

10、B

11、B)反没有物质发生迁移，反向达到平衡第二节化学反应等温式程与平衡常数化学反应等温式对i.g反应aA+dDgG+hHB=Bo+RTlnpB/po

12、rGm=BB=BBo+BRTlnpB/po=rGmo+RTln(pB/po)B=rGmo+RTlnQPEquilibriumconstantrGm=rGm0+RTlnQP其中rGm0=BB0=(gG0+hH0)–(aA0+dd0)QP=(pG/po)g·(pH/po)h(pA/po)a·(pD/po)d压力商理想气体反应的平衡反应达到平衡：rGm=0rGm=rGmo+RTlnQP=0rGmo=-RTln(QP)平=-RTlnKoKo=(pG/po)eg·(pH/po)eh(pA/po)ea·(pD/po)

13、ed讨论：（1）Ko——标准平衡常数，它由rGmo求出，又称为热力学平衡常数（2）Ko仅仅只是温度的函数，与pB无关∵rGmo仅仅只是温度的函数（3）Ko是个无量纲的量（4）Ko的大小反映反应向右进行的程度（5）rGmo=-RTlnKo讨论：（6）等温方程：rGm=-RTlnKo+RTlnQP若QP＜Ko则rGm＜0，反应自发向右若QP=Ko则rGm=0，反应已达到平衡若QP＞Ko则rGm＞0，反应向右非自发例１.在1000K理想气体反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的Ko=1.43，设该反应体系各物质的分压为p0CO=0.

14、500kPa，p0H2O=0.200kPa，p0CO2=0.300kPa，p0H2=0.300kPa，(1)试计算该条件下的rGm，并指明反应的方向(2)在1200K时，Ko=0.73,试判断反应方向化学平衡(Chemicalequilibrium)1.化学平衡条件？2.化学平衡特征？即什么是化学平衡3.摩尔反应自由能变的符号和定义rGmG)T,P(BB==reactionmolarr:m:平衡常数(Equilibriumconstant)标准平衡常数也称热力学平衡常数压力平衡常数4.热力学平衡常数用什么表示？Ko5.压力平衡常数用什么表示？

15、Kp6.rGm、rG0m、K0、Q之间有何关系？rGm=rGm0+RTlnQrGmo=-RTlnKorGm=-RTlnKo+RTlnQ第三节　平衡常数表示法一、气体反应标准平衡常数(一)理想气体反应标准平衡常数Ko=(pG/po)eg·(pH/po)eh(pA/po)ea·(pD/po)edKo的大小与反应式写法有关N2+3H22NH3K1o1/2N2+3/2H2NH3K2o(K2o)2=K1o(1)KPKP=pGg·pHhpAa·pDdKo=KP·压力平衡常数设A、D、G、H都为理想气体当aA+dD=gG+hH反应达到平衡Ko=(pG/po

16、)g·(pH/po)h(pA/po)a·(pD/po