第五章化学平衡ppt课件.ppt

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1、第五章化学平衡热力学第二定律重要应用之一是解决化学平衡问题本章主要内容1.应用化学势判据确定化学反应的平衡条件2.建立理想气体反应的等温方程，定义标准平衡常数，判断非平衡状态下的反应方向3.标准平衡常数与平衡组成的相互计算4.标准平衡常数的热力学计算5.温度对标准平衡常数的影响6.其它因素对理想气体化学平衡的影响7.同时平衡及真实气体的化学平衡§5-1化学反应的等温方程1.摩尔反应Gibbs函数任一化学反应：0=BB自发平衡恒T、p且W’=0时，带入上式或自发平衡（1）恒T、V且W’=0时

2、，自发平衡rGm为一定温度、压力和反应进度时化学反应的摩尔反应Gibbs函数2.化学反应的平衡条件恒T、p且W’=0时，化学反应的平衡条件为(平衡)01G3.理想气体反应的等温方程由理想气体化学势：B=B+RTln(pB/p)得理想气体反应的等温方程(压力商)令：即:(2)上式中称标准摩尔反应Gibbs函数代表反应系统各组分均处于标准态时，每摩尔反应的Gibbs函数变化。理想气体反应的等温方程应用：（1）定义标准平衡常数K（2）判断反应方向§5-2.理想气体反应的标准平衡常数由化学反

3、应平衡条件，反应达平衡时：rGm=rGm+RTlnJp(平衡)=0(*)1.标准平衡常数K（K是纯数；其数值与化学计量式写法有关）定义：2.判断反应方向由rGm=rGm+RTlnJprGm=-RTlnKrGm=-RTlnK+RTlnJp因此:JpK时，rGm0，反应自动正向进行JpK时，rGm=0，反应达平衡JpK时，rGm0，反应自动逆向进行由式(*)可有：rGm=-RTlnK3.平衡常数的其它表示气体混合物的平衡组成可用：分压pB、浓度

4、cB、摩尔分数yB等来表示平衡常数相应地也有不同的表示方法：K=Ky(p/p)B（g）=Knp/(pnB)B（g）}=Kc(cRT/p)B（g）当B(g)=0时，K=Kc=Ky=Kn平衡时4.有纯态凝聚相参加的理想气体反应例：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g）一般情况下压力对纯态凝聚相物质的化学势影响可忽略不计rGm=-RTlnJp(g,平衡)又rGm=-RTlnK；由此可知:rGm包括所有反应物、产物的BK只包括气体反

5、应物、产物的平衡分压一定温度下，pCO2(平衡)称CaCO3(s)分解压力pCO2=p环时的反应温度,称CaCO3(s)分解温度固体物质分解压大，稳定性小，容易分解；分解压小，稳定性大，不易分解例：600K时CaCO3的分解压：45.310-3PaMgCO3的分解压：28.4Pa说明CaCO3比MgCO3稳定5.平衡常数的实验测定通过测定平衡时各组分的浓度计算K物理法：测定平衡反应系统某一物理量，如压力、气体体积、折射率、电导、光吸收等，一般不会影响平衡。化学法：常采用降温、移走催化剂、加

6、入溶剂冲淡等方法中止反应。6.平衡组成的计算常用术语：转化率()=某反应物消耗掉的数量该反应物的原始数量产率=转化为指定产物某反应物的数量该反应物的原始数量无副反应时，产率=转化率有副反应时，产率转化率例：反应COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)100oC时，K=810-9求:(1)总压p=200kPa时,COCl2的解离度(2)总压p=100kPa时,COCl2的解离度(转化率)解：(1)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)开始n/mol100平衡n/mol1-(

7、1)=6.32510-5(2)同理解得：=8.9410-5压力，有利于体积增大的反应，7.标准平衡常数的热力学计算基本公式：rGm=-RTlnK由rGm=BfGm恒T条件下:rGm=rHm-TrSm其中:rHm=BfHm或rHm=-BcHmrSm=BSm由有关反应的rGm计算若：反应(1)-2*(2)=(3)则：rG1-2rG2=rG3K3=K1/(K2)2例：已知1000K时(1)C(石墨)+O

8、2==CO2(g)(2)CO(g)+0.5O2==CO2(g)K1=4.7311020K2=1.6481010求：1000K时，下列反应的K(3)C(石墨)+CO2(g)==2CO(g)解反应(3)=(1)-2(2)rG3=rG1-2rG2K3=K1/(K2)2=1.742§5-3温度对平衡常数的影响——化学反应等压方程1.van’tHoff方程微分式第三章曾导出Gibbs-Helmholtz等压方程将rGm=-RTlnK代入上式，可得:——vantHo