至诚-06-化学平衡教学内容.ppt

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1、至诚-06-化学平衡1.反应进度与判断平衡的等效判据化学反应系统：aA+bBcC+dD单相封闭系统，不作非体积功，有一微小变化时：引入反应进度的概念基本公式又可表示为：等温、等压条件下，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；用作判据都是等效的反应自发向右反应自发向左反应达到平衡判断化学反应的方向与限度严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是不能进行到底。只有逆反应与正反应相比趋势小到可以忽略不计的反应，可粗略认为可以进行到底。为什么化学反应通常不能进行到底？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

2、物与产物之间的任何形式的混合，才可以使反应进行到底。1922年，Dedonder引进了化学反应亲和势A的概念。代入热力学基本公式，得化学反应的亲和势反应正向进行，正向自发反应达到平衡反应逆向进行，正向不自发1.气相反应的平衡常数2.液相反应的平衡常数§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式对于非理想(实际)气体混合物，任一组分B的化学势表示为:理想气体混合物中，任一组分B的化学势表达式为：化学反应等温方程式气相中反应的平衡常数将化学势表示式代入的计算式，得：令：称为化学反应标准摩尔Gibbs自由能变化值，也仅是温度的函数。这就是化学反应等温方程式对反应：称为“逸度

3、商”,可以通过各实际气体的逸度求算。当反应系统达到平衡，，则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“逸度商”，是量纲为一的量。因为它与标准化学势有关，所以又称为标准平衡常数。热力学平衡常数化学反应等温方程式：反应正向(向右)自发反应逆向(向左)自发反应达到平衡等温方程式应用：判断反应进行的方向（1）在理想液态混合物中任一组分B化学势为：（2）对于非理想液态混合物，利用活度概念不是标准态化学势液态溶液中反应的平衡常数当系统达平衡时忽略压力对液态系统的影响，得活度商Ө令：对理想气体：是标准平衡常数，单位为1是经验平衡常数，单位视具体情况而定§6.

4、3平衡常数的表示式一、气体反应的经验平衡常数的表示法有：1.用压力表示的经验平衡常数对非理想气体：仅是温度的函数与温度和压力都有关与温度和压力都有关2.用摩尔分数表示的经验平衡常数对于理想气体混合物与温度和压力有关3.用物质的量浓度表示的经验平衡常数对于理想气体仅是温度的函数对于理想气体对液、固相反应，由于采用的标准态不同，经验平衡常数的表示形式也不同。此外，对于液相反应，相应的经验平衡常数还有严格上说，Ka是温度、压力的函数，但对凝聚相反应而言，可近似将Ka看是温度的函数。二、凝聚相反应的经验平衡常数除Kx外，经验平衡常数的量纲不一定为一。显然，当化学反应方程

5、式中计量系数呈倍数关系,的值也呈倍数关系，而值则呈指数的关系。例如：（1）（2）平衡常数与化学方程式的关系下标m表示反应进度为1mol时的变化值。例如，求的平衡常数有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。什么叫复相化学反应？当只考虑凝聚相是纯态的情况，复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。某一反应达化学平衡时§6.4复相化学平衡在参与反应的N种物质中，有n种是气体，其余均处于纯态的凝聚相平衡时设所有气体为理想气体，代入其化学势表示式令：代入上式并整理，得：对于纯态的凝聚相复相化学反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关，与凝聚相无

6、关。称为的解离压力。例如，有下述反应，并设气体为理想气体：该反应的经验平衡常数为某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)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力。例如：解离压力热力学平衡常数为：平衡常数的实验测定（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，求出平衡时的组成。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时的

7、组成。由计算标准平衡常数。平衡常数的理论求算平衡转化率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。工业生产中所谓的转化率是指反应结束时，反应物转化为产物的百分数。由于这时反应未必达到平衡，所以，实际转化率往往小于平衡转化率。平衡转化率是以原料的消耗来衡量反应的限度。许多反应发生的同时，往往都伴随有副反应。而副反应会消耗一定量的反应物，而生成各种副产物。因此，用平衡转化率来衡量反应的限度就会有有一定的局限。工业上，常用平衡产率来衡量反应限度。平衡产率是以产品的生成量来衡量反应的限度。与平衡转化率在本质上是一致的。当反应无副反应时，平衡

8、转化率=平衡产率当反应有