周益明：化学平衡.ppt

《周益明：化学平衡.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十三讲高中化学竞赛夏令营讲座2021/7/30一．化学反应计量方程式和反应进度二．化学平衡的热力学和动力学特征三．理想气体反应的等温方程式和反应的平衡常数四．影响化学平衡的因素五．几种典型化学平衡的计算实例主要内容2021/7/30（1）化学热力学：解决变化的可能性的判断问题研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。（2）化学动力学：解决将可能性变为现实性的问题研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响。一．化学反应计量方程式和反应进度1．物理化学的两个主要研究领域解决的问题2021/7/30用以描述体系状态的物理量称为状

2、态函数。某一状态函数改变等于该状态函数的终态值减去该状态函数的始态值。2．状态函数和状态函数的改变异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数的特性可描述为：2021/7/30G：吉布斯自由能G=H-TSH：焓H=U+pVU：内能U=Q+W几个常用热力学状态函数：S：熵A：亥姆霍兹自由能A=U-TS2021/7/30化学反应计量方程式是用以表示一个反应系统的变化关系的定量方程式。一个反应系统的化学反应计量方程式有无数个。任何一个写出的化学反应计量方程式都称为1mol反应。3．化学反应计量方程式2021/7/30此即1mol反应。式中nB为任一组分B的化学计量数，对反应物取负值，对生成物

3、取正值。4．化学反应计量方程式的通式表示：2021/7/305．反应进度20世纪初比利时的Dekonder引进反应进度x反应进度的定义：和分别代表任一组分B在起始和t时刻的物质的量。2021/7/30的量纲：mol(反应)2021/7/30引入反应进度的优点：在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或生成物来表示反应进行的程度，所得的值都是相同的，即：注意:反应进度必须与化学反应计量方程相对应。例如:当都等于1mol时，两个方程所发生反应的物质的量显然不同。2021/7/30二．化学平衡的热力学和动力学特征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，此时正逆方向上反

4、应的速率相等。2021/7/30化学反应进行的方向：<0（等温、等压、不做非体积功条件下）。＝0；正逆方向上反应的速率相等。化学平衡：2021/7/30三．理想气体反应等温方程式和反应的平衡常数1．等温下的理想气体反应此即理想气体化学反应等温方程式。2021/7/30为压力商，它为无量纲的纯数。称为化学反应标准摩尔Gibbs自由能变化值，只是温度的函数。2021/7/30式中：2021/7/30为反应的标准压力平衡常数，又称标准平衡常数，仅与温度有关，且为无量纲的纯数2021/7/30>,则<0,反应可正向自发进行;=,则=0,反应处于平衡状态;若：<,则>0,反应可逆向自发进行.2021/

5、7/30在标准压力下，由稳定单质生成1mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由能标准生成吉布斯自由能2021/7/302021/7/302．各种平衡常数及其相互之间的关系对理想气体反应,，有压力平衡常数和它仅与温度有关，且为无量纲的纯数。2021/7/30可见，当时，是一个有量纲的物理量，且仅与温度有关。2021/7/30(2)物质的量浓度平衡常数和可见，仅与温度有关，且为无量纲的纯数。2021/7/30是一个有量纲的物理量，且仅与温度有关。可见，当时，2021/7/30(3)物质的量分数平衡常数可见，是一个无量纲的物理量，且与温度、压力有关。2021/7/30(

6、4)物质的量平衡常数是一个有量纲的物理量，且仅与温度、压力和总物质的量有关。可见，当时，2021/7/30四．影响化学平衡的因素1．温度的影响：定积分式：不定积分式：2021/7/302．压力的影响：3．惰性气体的影响（p为反应体系的总压，n总为反应体系的总的物质的量）（p为反应体系的总压）2021/7/30五．几种典型化学平衡的计算实例1．理想气体反应的平衡转化率等。【例题1】在298K下，下面反应的依次为：C8H18(g)+25/2O2(g)→8CO2(g)+9H2O(l)=－5512.4kJ·mol-1C(石墨)+O2(g)→CO2(g)=－393.5kJ·mol-1H2(g)+1/2

7、O2(g)→H2O(l)=－285.8kJ·mol-1正辛烷、氢气和石墨的标准摩尔熵分别为：463.7、130.6、5.694J·K-1·mol-1。2021/7/30设正辛烷和氢气为理想气体，问：（1）298K下，由单质生成1摩尔正辛烷的反应的平衡常数是多少？给出计算过程。（2）增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什么？（3）升高温度对提高产率是否有利？为什么？（4）若在298K及101.325Pa下进行