《天大考研资料 物理化学》天大物理化学课件.ppt

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1、物理化学电子教案—第五章介绍本章将运用热力学基本原理和规律，讨论化学平衡的条件；导出理想气体系统化学反应的等温方程和标准平衡常数的表达式；并以此讨论化学反应自发进行的方向和限度。同时介绍标准吉布斯函数的计算方法，以及影响化学平衡的主要因素。第五章化学平衡5.1化学反应的等温方程5.2理想气体化学反应的标准平衡常数5.3温度对标准平衡常数的影响5.4其它因素对理想气体化学平衡的影响5.6真实气体反应的化学平衡5.7混合物和溶液中的化学平衡当反应达到平衡态时（限度），具有下列特征：系统中各物质的数量不再随时间而改变。即反应进度达到极限值—eq（反应的限度）。2.宏观上看反应停止了，实际上

2、达到动态平衡。rate(forward)=rate(backward)3.平衡不受催化剂的影响;4.反应条件不仅能影响平衡，还能改变反应方向。如：石墨金刚石§5.1化学反应的等温方程化学反应亲和势rGm与的关系，平衡条件化学反应的等温方程1.化学反应亲和势（affinityofchemicalreaction）A恒温恒压，W’=0时rGm<0自发rGm=0平衡恒温恒压下A>0反应自发A=0反应平衡A<0反应非自发，逆向自发1922年，比利时热力学专家德唐德（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：2.rGm与的关系，平衡条件恒温、恒压条件

3、下，对任意化学反应为什么化学反应总有一定的限度？而不能进行到底？设一简单的理想气体反应:反应系统的G变化与的关系，即=0nA=1molnB=0nA=1–=xAnB==xB当反应进度为时，反应系统的G为：G=G*+ΔmixG=(nAµA*+nBµB*)+RT(nAlnxA+nBlnxB)将nA=1–=xAnB==xB代入上式()T,pA(g)B(g)A>B,即Gm,A>Gm,BGGeq10第一项G在图上为一条直线。AB第二项mixG<0，所以G＜G，G为一条有极小值的曲线。反应平衡条件（w’=0）系统G自由能随的变化为一条曲线,极小值处：

4、Slope=0平衡，=eq（限度）；；极小值之左：Slope<0反应正向自发；极小值之右：Slope>0反应逆向自发。都向着系统G自由能降低的方向进行。3.化学反应的等温方程理想气体恒温下Jp称为压力商§5.2理气化学反应的标准平衡常数标准平衡常数有纯凝聚态物质参加的理气化学反应相关化学反应K之间的关系K的测定平衡组成的计算其它的平衡常数1.标准平衡常数当系统达到平衡，K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压力商，是无量纲的量。因为它与标准摩尔反应吉布斯函数有关，所以又称为标准平衡常数。1.标准平衡常数标准平衡常数：1.标准平衡常数理想气体化学反应等温方

5、程K>JprGm<0反应向右自发进行K0反应向左自发进行K=JprGm=0反应达平衡2.有凝聚态物质参加的理想气体化学反应称为的解离压。例如，有下述反应，并设气体为理想气体：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。2.有凝聚态物质参加的理想气体化学反应如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。例如：解离压力则热力学平衡常数：3.相关化学反应K之间的关系(1)-2×(2)得（3）例如，求的平衡常数4.标准平衡常数K

6、的测定(了解)（1）物理方法直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。这种方法不干扰体系的平衡状态。（2）化学方法用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成。例题5.2.1例5.2.1将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空，在温度为297.0K时导入NO直到压力为24136Pa。然后再引入0.7040g溴，并升温到323.7K。达到平衡时压力为30823Pa。求323.7K时反应的Kθ(容器的热膨胀可以忽略)2NOBr(g)2NO(g)+Br2(g)例题5.2.1解：因为

7、所给数据多为压力，所以用PB表示各物质的量较为方便。323.7时NO和Br2的原始分压为：例题5.2.12NOBr(g)=2NO(g)+Br2(g)原始压力026306Pa11241Pa平衡压力x26306－x11241－x/2总压P总＝x+(26306－x)+(11241－x/2)＝30823Pa则平衡时P(NOBr)＝x＝13448Pa5.平衡组成的计算平衡转化率又称为理论转化率，是达到平衡后，反应物转化为产物的百分数。工业生产中称的转化率