福州大学物理化学课件化学平衡.ppt

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1、第六章化学平衡CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,FZU§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二、化学反应的亲和势一、化学反应的平衡条件和反应进度ξ的关系一、化学反应的平衡条件和反应进度ξ的关系1、反应进度ξ对任意的封

2、闭系统，不作非膨胀功，当系统发生了一个微小变化时，引入反应进度的概念则，基本公式可表示为：等温、等压条件下，反应进度2、化学反应的平衡条件和反应进度ξ的关系这两个公式适用条件：等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应过程。3、判断化学反应的方向与限度反应自发地向右进行反应自发地向左进行反应达到平衡用判断，这相当于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4、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

3、于存在混合Gibbs自由能的缘故。以反应D+E⇌2F为例，设反应从D、E开始，各为1mol。反应过程中Gibbs自由能随反应过程的变化如图。R：D和E未混合时Gibbs自由能之和；P：D和E混合后Gibbs自由能之和；T：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：纯产物F的Gibbs自由能。因D、E混合生成F后，自由能降低自由能降低因D,E,F混合PRS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。二、化学反应的亲和势(ChemicalAff

4、inity)1922年比利时科学家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：对于一般的化学反应A>0：反应正向进行A=0：反应达平衡A<0：反应逆向进行§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式一、化学反应的等温方程式1.等温方程式2.气相反应的标准平衡常数二、液相中反应的标准平衡常数对非理想气体混合物：混合理想气体中B的化学势表达式为：一.化学反应的等温方程式将化学势表示式代入的计算式：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。所以ӨӨ这就是化学反应等温方程式对于任意反应①Qf称为“逸度商”，可以通过各物质的逸度求解；②

5、反应体系为理想气体混合物时相应的有压力商Qp。③具体数值可以通过多种方法计算，从而可得ΔrGm的值。当系统达到平衡，，则称为标准平衡常数，又称为热力学平衡常数；在数值上等于平衡时的“逸度商”，量纲为一；仅是温度的函数；标准态取pӨ=100kPa。2.气相反应的标准平衡常数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处于平衡状态3.用化学反应等温式判断反应方向理想液态混合物中任一组分化学势为：二.溶液中反应的标准平衡常数1.液态混合物对于非理想液态混合物，利用活度概念式中，不是标准态化学势，对于液态混合物反应体系，当系统达平衡时Ө≈Ө令Ө稀溶

6、液中溶质的化学势可以有以下几种表达形式：2.稀溶液体系的反应平衡常数对于不是标准态(pӨ)化学势的有如下近似：Ө若对Henry定律发生偏差，则Ө同理，有：所以，稀溶液中溶质的化学势可近似的写成：显然，，因为对数项中的数值也都不相等。小结对于(a)气相物质、(b)液态混合物的任一组分B、(c)溶液中溶质B，其各种化学势表达式都具有相同的形式。他们的标准态虽不相同，但都只是温度的函数。根据这些公式，仿照对气相反应的讨论所导出的平衡常数，都称为标准平衡常数，也称为热力学平衡常数，它们也仅仅只是温度的函数，且量纲为一。§6.3平衡常数的表示式一、标准平衡常数二、经验平衡常数三

7、、平衡常数的数值与反应方程式的书写一、标准平衡常数对于任意反应标准平衡常数KӨ仅仅为温度的函数，量纲为一。对于气相反应，当气体为理想气体时：二、经验平衡常数对于气相反应当气体为理想气体时：=Kp则有Kp是用经验平衡常数，量纲视具体情况而定。对于实际气体(1)用压力表示的经验平衡常数因为仅是温度的函数，对于实际气体Kγ与温度和压力有关，所以，Kp也与温度和压力有关；式中当压力不大时,γB≈1,则Kp可看做只与温度有关。(2)用摩尔分数表示的经验平衡常数对于理想气体混合物所以，即便是理想气体，Kp只是温度的函数时，Kx一般仍与T，p有关。(3)用物质的量