无机化学课件第5章化学平衡原理.ppt

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1、第5章化学平衡原理5.1化学平衡与标准平衡常数5.2标准平衡常数的应用5.3化学平衡的移动5.1.1化学平衡的基本特征5.1.2吉布斯自由能与化学平衡——化学反应等温方程式5.1.3标准平衡常数5.1.4多重平衡5.1化学平衡与标准平衡常数5.1化学平衡与标准平衡常数一、平衡状态1、可逆反应绝大多数化学反应都是不能进行到底的反应，也就是可逆反应。只是不同的反应，其可逆程度不同而已。一个化学反应在同一条件下，既可自左向右进行，也可自由向左进行，这样的反应称为可逆反应。5.1.1化学平衡的基本特征2、化学平衡当正逆反应速率相等时，体系中各种物质

2、的浓度不再发生变化，建立了一种动态的平衡，称化学平衡。H2(g)+I2(g)2HI(g)V逆V正时间反应速度图可逆反应与化学平衡3、化学平衡的特征①V正=V逆，△rGT,P=0，体系的组成不再随时间而变。②化学平衡是一种动态平衡，是有条件的平衡。③化学平衡可以从两个方向达到。平衡组成与达到平衡的途径无关。例如：H2(g)+I2(g)2HI(g)(T=793K)实验编号起始浓度/(mol·L-1)平衡浓度/(mol·L-1)C(H2)C(I2)C(HI)C(H2)C(I2)C(HI)C(H2)·C(I2)C2(HI)1230.2000.000

3、0.1000.2000.0000.1000.0000.2000.1000.1880.0940.1770.1880.0940.1770.0240.0120.0230.0160.0160.0175.1.2吉布斯自由能与化学平衡——化学反应等温方程式（一）关于标准条件压力限制：气体物质的分压为标准压强PΘ=100KPa；浓度限制：溶液离子浓度为标准浓度CΘ=1.0molL-1温度不限：298.15K---表示为：△rGmΘ（298）TK---表示为：△rGmΘ（T）如果偏离标准条件：称为吉布斯自由能变量，表示为：△rGm（T）（二）非标准条件下的

4、吉布斯自由能变量△rGm（T）的计算------化学反应等温方程式1。反应商J的概念为了表示物质浓度（C）或压力（P）对吉布斯自由能变量的影响，引入反应标J的概念：反应通式：aA+dD=eE+fF均相气体反应：---反应瞬时分压商Jp表达式各项用气体的相对分压表示Pi/PΘdDaAfFeEpppppppppJ)/()/()/()/(QQQQ=均相溶液反应：--反应瞬时浓度商Jc表达式各项用离子的相对浓度表示Ci/CΘ多相反应：---反应商J表达式中，气体项用Pi/PΘ，离子项用Ci/CΘ例如反应：Aa（aq）+dD（aq）=eE（aq）+f

5、F（g）dDaAfFeEcccccccccJ)/()/()/()/(QQQQ=aAfFeEccppccJ)/()/()/(QQQ=2。化学反应等温方程式△rGT,P---反应在非标准态下摩尔吉布斯自由能变量；△rGΘT---反应标准态摩尔吉布斯自由能变量；R------摩尔气体常数，R=8.314Jmol-1K-1；T------热力学温度。J----反应商（含瞬时浓度商Jp和含瞬时分压商Jp）△rGT,P=△rGΘT+RTlnJ3。化学反应等温方程式的应用利用化学反应等温方程式，可以计算非标准态下的吉布斯自由能变△rGT,P，从而判断给定

6、条件下该反应自发进行的方向。例题：已知反应在298.15K时的△rHΘm为155.0KJ·mol-1和△rSΘm为-92.2J·K-1·mol-1。试通过计算解释398.15K时铜线暴露在空气中（O2的分压为21.3Kpa），其表面逐渐覆盖一层CuO。通式：△rGT,P=△rGΘT+RT1nJ平衡时：△rGT,P=0，反应商J=KΘ代入反应等温式：0=△rGΘT+RT1nKΘ移项：△rGΘT=-RT1nKΘ或表示为：logKΘ=-△rGΘT/2.303RT此式是由△rGΘm计算化学反应标准平衡常数的公式。5.1.3标准平衡常数5.1化学平衡

7、与标准平衡常数KΘ与J的关系：在同一化学反应中，KΘ的表达式与反应商J的表达式相同，在平衡常数KΘ的表达式中cA、cD或、pA、pD和cE、cF、或pE、pF分别表示反应物和产物的平衡浓度或平衡分压；在反应商J的表达式中则分别表示瞬时浓度或瞬时分压。5.1化学平衡与标准平衡常数平衡常数的类型对于反应：平衡常数表达式相同（JΘ（平衡）），但式中各项使用的单位不同，构成不同的平衡常数。（一）经验平衡常数---直接使用浓度、分压单位1。浓度经验平衡常数（Kc）：（离子反应）2。压力经验平衡常数（Kp）：（气体反应）aA+bBdD+eE（二）标准平

8、衡常数---使用相对浓度、相对分压1。气体反应的标准平衡常数2。溶液反应的标准平衡常数3。复相反应的标准平衡常数（三）经验平衡常数与标准平衡常数比较1。对于离子反应数值上Kc等于