第四章+化学平衡.ppt

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1、第四章化学平衡2§4.1化学平衡1.摩尔反应进度的吉布斯函数变dG=YdnY+ZdnZ-AdnA-BdnB=Yyd+Zzd-Aad-Bbd=(yY+zZ-aA-bB)d通式：dG=BBd恒T、p且W’=0时，一化学反应的进度为d时，有：aA+bByY+zZ化学势：ABYZ微小反应:-dnA-dnBdnYdnZ根据反应进度的定义，可以得到：对于为微小变化或为1mol时体系的吉布斯能的改变为：公式理解：a)一定温度、压力和组成的条件下，反应进了d的微量进度折合成每摩尔进度时所引起系统吉布斯函数的

2、变化；b)反应系统为无限大量时进行了1mol进度化学反应时所引起系统吉布斯函数的改变，1）量纲：J.mol-12)强度性质，与体系的物质的量无关3）对同一化学反应来讲，其具体值与计量方程式写法有关4）随着反应的进行，由于浓度发生变化，则B发生变化，引起变化，所以不是一个定值。对的理解：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2.平衡条件用，，判断都是等效的.（1）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用判断，这相当于G-图上曲线的斜率，因为是微小变化，反应进度处于0~1mol之间。随着反应

3、的进行，反应物的浓度减少，（物质的量减少），产物的浓度增加（物质的量增加），所以反应物的化学势减少，产物的化学势增大。所以整个系统的G-不是直线，而是一条向上凹的曲线。如右图所示：G平衡x01G平衡x/mol01在横轴上x=0mol，表示系统内只有反应物，x=1mol，表示系统内只有产物。由左图可见，随着反应的进行，即随x的增加，系统的吉布斯函数G先逐步降低，经过最低点后，又逐步升高。在最低点左侧，表明反应可以自发进行；在最低点，，宏观上反应停止，系统达到化学平衡状态，这也是化学反应的限度；在最低点右側，，这表明，在恒温恒压下，x的增加必然使

4、G增加，这是不可能自动发生的。在等温等压下，当反应物的化学势的总和大于产物化学势的总和时反应自发向右进行，既然产物的化学势较低，为什么反应通常不能进行到底,而是进行到一定程度达到平衡后就不再进行。（2）为什么会存在化学平衡？？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。3.化学反应的平衡常数和等温方程恒T、恒p，且W´=0时，对于理想气体间的化学反应，其任一组分的化学势是：将此式代入得到：（1）化学反应的等温方程布斯函数：它仅是温度的函数。式中第一项为

5、该化学反应在温度T下的标准摩尔吉因为反应物计量系数vB为负，产物计量系数vB为正，所以它的形式是，所以它被称作分压商Jp。而第二项为：其中的是反应物及产物的的连乘积。所以得到：即：此即理想气体化学反应的等温方程。已知温度T时的及各气体的分压pB，即可求得该条件下的。G平衡x/mol01如左图所示，在恒温恒压下，随着理想气体化学反应的进行,化学反应亲和势越来越小,直至A=0，系统达到化学平衡为止。此时（2）化学反应的标准平衡常数所以我们将平衡压力商称为标准平衡常数，其表达式为：因为，仅仅是温度的函数，与压力无关，所以由上式可知，也仅仅是温度的函数

6、，与系统的压力和组成无关。即无论反应前，各物质配比如何，无论总压为多少，只要温度一定，压力商的值就一定。上式中是分压商。由可得定义式上式中，为反应中组分B的平衡分压。的量纲为一。只是温度的函数。0lnΔΔeqmrmr=+=pJRTGGRTGKmrdefΔln-==所以,可以得到摩尔反应吉布斯函数为:由化学反应等温式:JpK时，rGm0，反应能自发进行；JpK时，rGm=0，反应处于平衡；JpK时，rGm0，反应不能自发由左向右进行。（逆反应能自发进行）由可见，Jp可调节：p产物p反应物Jp只要使JpK，则反应可正向进行

7、4.2反应的标准吉布斯函数变化1.化学反应的与规定：标准状态下稳定单质的自由能为0（B）=0,(石墨)=0，（金刚石）0由标准状态下的稳定单质生成标准状态下1mol的化合物所引起的自由能的改变称为该化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能fGm2.标准摩尔生成吉布斯自由能对于任意反应dD+eE=gG+hH若浓度采用物质的量浓度c（单位为mol.cm-3）表示，所取的标准态为c=1mol.cm-3，则各物都处于标准态的反应是dD（c）+eE（c）gG（c）+hH（c）其平衡常数可用下式子求出=-RTlnK而反应过程中的均可按下式简单地计

8、算出：=2.根据生成反应的S及H的数值计算得到G=H-TS3.根据G=W’(T,P恒定)最大功原理可测定体系在标准态下所作的有