物化课件第六章_化学平衡(1).ppt

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1、物理化学电子教案—第六章第六章化学平衡§6.1化学反应的平衡条件——反应进度和化学反应的亲和势§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式§6.3平衡常数的表示式§6.4复相化学平衡§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能§6.6温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响§6.8反应的耦合§6.9近似计算§6.7同时化学平衡*§6.10生物能学简介§6.1化学反应的平衡条件——反应进度和化学反应的亲和势化学反应的亲和势化学反应的平衡条件和反应进度的关系化学反应的平衡条件和反应进度的关系化学反应系统：封闭的单相系统，不作非膨胀功，当

2、发生了一个微小变化时，有：引入反应进度的概念化学反应的平衡条件与反应进度的关系化学反应体系：封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：根据反应进度的定义，可以得到：化学反应的平衡条件和反应进度的关系基本公式可表示为：等温、等压条件下，化学反应的平衡条件和反应进度的关系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。判断化学反应的方向与限度用作判据都是等效的反应自发地向右进行反应自发地向左进行反应达到平衡判断化学反应的方向与限度用判断，这相当于

3、图上曲线的斜率反应自发向右进行，趋向平衡反应自发向左进行，趋向平衡反应达到平衡因为是微小变化，反应进度处于0~1mol之间。判断化学反应的方向与限度系统的Gibbs自由能和ξ的关系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系统的反应都是可逆的，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Gibbs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Gibbs自由能随反应过程的变化如图所示。R点，D和E未混合时Gibb

4、s自由能之和；P点，D和E混合后Gibbs自由能之和；T点，反应达平衡时，所有物质的Gibbs自由能之总和，包括混合Gibbs自由能；S点，纯产物F的Gibbs自由能。为什么化学反应通常不能进行到底？系统的Gibbs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混合为什么化学反应通常不能进行到底？若要使反应进行到底，需在van‘tHoff平衡箱中进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任何形式的混合，才可以使反应从R点直接到达S点。化学反应的亲和势1922年，比利时热力

5、学专家Dedonder首先引进了化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势A为：代入基本公式，得化学反应的亲和势对于一般的化学反应反应正向进行反应达平衡反应逆向进行§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式气相反应的平衡常数——化学反应的等温方程式液相中反应的平衡常数对于非理想气体混合物，混合理想气体中B的化学势表达式为：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自由能变化值，仅是温度的函数。这就是化学反应等温方程式对于任意反应称为“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

6、的值。热力学平衡常数当系统达到平衡，，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”，是量纲一的量，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。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溶液中反应的平衡常数（1）在理想液态混合物中任一组分化学势为：对于非理想液态混合物，利用活度概念不是标准态化学势，忽略压强影响当系统达平衡时溶液中反应的平衡常数（2）在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律：若对Henry定律发生偏差

7、，得不是标准态化学势溶液中反应的平衡常数如果溶质浓度用质量摩尔浓度表示，得：如果溶质浓度用物质的量浓度表示，得：溶液中反应的平衡常数显然，但是因为对数项中的数值也都不相等。解(1)反应系统的压力商（分压比）例题1有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)，在2000K时，K＝1.55×107,(1)计算H2和O2分压各为1.00×104Pa，水蒸气分压为1.00×105Pa的混合气中，进行上述反应的rGm，并判断反应能够进行的方向；(2)当H2和O2的分压仍然分别为1.00×104Pa时，欲使反应不能

8、正向进行，水蒸气的分压最少需要多大?由rGm＜0，或者由Qp＜K均可判断此时反应能够正向进行。=8.314J·mol-1·K-1×2000K×ln(1.00×103/1.55×107)由等温方程=–1.06×105J·mol-1(2)欲使正向反应不能进行，Qp至少需与K相等，即所以§6.3平衡常数的表示式令：对于理想气体是标准平衡常数，单位为1是经验