物理化学简明教程化学平衡ppt课件.ppt

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1、Chapter4　ChemicalEquilibrium第四章化学平衡第四章　化学平衡§4.1化学反应的方向和限度§4.2反应的标准吉布斯函数变化§4.3平衡常数的各种表示法§4.4平衡常数的实验测定§4.5温度对平衡常数的影响§4.6其它因素对化学平衡的影响§4.1化学反应的方向和限度所有的化学反应既可以正向进行亦可以逆向进行。把逆向反应的程度很小以致可以略去不计的反应称单向反应。1.化学反应的限度（1）单向反应在通常情况下，不少反应正向进行和逆向进行均有一定的程度，这种反应通常称对峙反应。（2）对峙反应所有的对峙反应在进行一定时间以后均会达到平衡状态

2、，此时的反应进度达到极限值，以eq表示。若温度和压力保持不变，eq亦保持不变，即混合物的组成不随时间而改变，这就是化学反应的限度。（3）化学反应的限度例：氢气与氧气的反应例：氢气与碘蒸气的反应§4.1化学反应的方向和限度2.反应系统的吉布斯函数AB起始时/mol：10反应进度为时/mol：1–（1）反应进行过程中，A和B均各以纯态存在而没有混合G*=nAµA*+nBµB*=(1–)µA*+µB*=µA*+(µB*–µA*)01GµA*µB*系统吉布斯函数变化（2）对于A和B两种理想气体混合过程mixG=RT(nAlnxA+nBlnxB

3、)=RT[(1–)ln(1–)+ln]<0eq注意：eq越大，平衡产物越多；eq越小，平衡产物越少；G=G*+mixG=[µA*+(µB*–µA*)]+RT[(1–)ln(1–)+ln]（3）实际反应系统的总吉布斯函数§4.1化学反应的方向和限度3.化学反应的平衡常数和等温方程（1）标准平衡常数理想气体化学反应aA+bB⇌gG+hH推导：反应达平衡时理想气体化学势：B=BӨ+RTln(pB/pӨ)gµG+hµH=aµA+bµBgµGӨ+gRTln(pG/pӨ)+hµHӨ+hRTln(pH/pӨ)=aµAӨ+aRTln(pA/

4、pӨ)+bµBӨ+bRTln(pB/pӨ)§4.1化学反应的方向和限度rGmӨ=–RTlnKӨ（2）化学等温方程（范特霍夫Van’tHoff）令gµGӨ+hµHӨ–aµAӨ–bµBӨ=rGmӨ反应的标准吉布斯函数变化rGm=rGmӨ+RTlnQprGm=–RTlnKӨ+RTlnQp式中pB—平衡时的分压；pB’—任意状态时的分压。若上述反应在定温定压条件下进行，各分压是任意的：rGm=(gµG+hµH)–(aµA+bµB)范特霍夫等温方程§4.1化学反应的方向和限度（3）任意化学反应对于理想气体，aB表示比值pB/pӨ；对于高压实际气体，aB

5、表示fB/pӨ；对于理想溶液，aB表示浓度xB；对于非理想溶液，aB表示活度。范特霍夫(Van’tHoff)等温方程可统一表示为rGm=rGmӨ+RTlnQa用等温方程可判别化学反应的方向及进行到什么限度。当QaKӨ时，rGm>0反应逆向自发进行当Qa=KӨ时，rGm=0反应达到平衡P115/例题1§4.1化学反应的方向和限度P115/习题1:理想气体2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),1000K时K=3.45。(1)计算SO2、O2、SO3分压各为2.03104Pa,1.01104Pa

6、,1.01105Pa的混合气中，发生上述反应的⊿rGm，并判断反应自发进行的方向；(2)若SO2和O2的分压仍然分别为2.03104Pa,1.01104Pa时，欲使反应正向自发进行，SO3的分压最大不得超过多少？解：rGm=–RTlnKӨ+RTlnQp=3.56104J·mol-1rGm>0反应逆向自发进行第四章　化学平衡§4.1化学反应的方向和限度§4.2反应的标准吉布斯函数变化§4.3平衡常数的各种表示法§4.4平衡常数的实验测定§4.5温度对平衡常数的影响§4.6其它因素对化学平衡的影响§4.2反应的标准吉布斯函数变化对任意化学反应，有

7、rGm=rGmӨ+RTlnQa式中rGm=BB(产物)–BB(反应物)rGmӨ=BBӨ(产物)–BBӨ(反应物)1.化学反应的rGm与rGmӨ在定温定压条件下rGm可以指示化学反应自发进行的方向；rGm<0反应正向自发进行rGm>0反应逆向自发进行rGm=0反应达到平衡rGmӨ只能估计反应的方向，一般情况下：rGmӨ<–40kJ/mol反应向正向自发进行；–40kJ/mol<rGmӨ<40kJ/mol根据反应的具体情况分析；rGmӨ>40kJ/mol反应不能向正向自发进行。§4.2反应的标准吉布斯函数变

8、化对于任意反应aA+bB=gG+hHrGmӨ=(gGӨ+hHӨ)–(aA