《物理化学课件》PPT课件.ppt

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1、化学平衡热力学化学反应的标准平衡常数化学反应标准平衡常数的计算化学反应标准平衡常数与温度的关系教学指导各种因素对化学平衡移动的影响教学要点本章要求掌握化学平衡的条件及其判断方法；能熟练应用化学反应等温式及标准摩尔反应自由能与标准平衡常数的关系式；重点掌握理想气体体系各种平衡常数和平衡组成的计算；掌握温度对平衡常数的影响规律并能进行相应的计算，熟悉压力变化或惰性气体的存在对平衡的影响。教学内容化学平衡热力学化学反应的标准平衡常数化学反应标准平衡常数的计算化学反应标准平衡常数与温度的关系各种因素对化学平衡移动的影响化学平衡热力

2、学化学反应的方向和限度对于一个化学反应，在给定的条件(如温度、压力和浓度等)下，反应向什么方向进行?如何控制反应条件，使反应按照所需要的方向前进?在给定条件下，反应的最高限度是什么?这些问题都是我们在工业生产和科学实验中经常遇到的问题。对于这些问题的了解依赖于热力学。把热力学基本原理和规律应用于化学反应，就可以从理论上确定反应进行的方向、平衡的条件和反应所达到的最高限度。例如，将物质的量比为1∶9的乙苯蒸气和水蒸气的混合气体通入列管反应器，在600℃和100kPa下，反应向生成苯乙烯的方向进行：实验证明乙苯的最大转换率不

3、会超过0.728。这就是该反应在此条件下的方向和限度。不论反应多长时间都不可能超越这个限度，也不可能通过添加催化剂来改变这个限度。只有通过改变反应条件，才能在新的条件下达到新的限度。本章利用热力学的一些基本原理来研究化学反应的方向和限度问题，也就是判断一个化学反应在一定的温度、压力下，按化学反应方程式能够正向(向右)进行，还是逆向(向左)进行，以及进行到什么程度(达到平衡时，系统的温度、压力和平衡组成)的问题，涉及化学反应平衡的条件、标准平衡常数与吉布斯函数之间的关系、标准平衡常数和平衡组成的计算以及各种因素对化学平衡的影

4、响等。化学反应的标准平衡常数1.理想气体反应的等温方程　　设一理想气体反应为:对于理想气体混合物中组分B的化学势μB(g)，有:于是，对于理想气体化学反应，根据化学反应的吉布斯函数的定义：式中，为各反应组分B均处于标准态(pθ=100kPa，纯态理想气体)时发生单位反应进度后系统的吉布斯函数的变化，常以ΔrGmθ表示，称为化学反应的标准摩尔吉布斯函数[变]，即显然，ΔrGmθ(T)仅仅是温度的函数，它的单位为J·mol-1。将此式代入上式得此式称为理想气体反应的等温方程。式中为各反应组分B的分压力与标准压力之比的连乘

5、积，此项连乘积常用Jθ来表示，称为分压商，即Jθ是一个量纲一的量，单位为1。对于化学反应计量式，分压商Jθ记作为将分压商式代入理想气体反应的等温方程，得此式也称为理想气体反应的等温方程。2.理想气体反应的标准平衡常数对于任一化学反应：化学反应的平衡条件为此式中ξeq是化学平衡时的反应进度。对于理想气体混合物，将此式代入理想气体反应的等温方程得:式中，pBeq为反应系统达到化学反应平衡时理想气体组分B的平衡分压力。现在定义：式中，Kθ(T)称为化学反应的标准平衡常数，其定义为：或Kθ(T)是一个量纲一的量，单位为1，对于一

6、个指定的化学计量反应式来说，它仅仅是温度的函数，而与压力和组成无关。对于理想气体混合物，比较两式，有对于化学反应计量式aA+bB⇋yY+zZ，标准平衡常数Kθ记作为：将式分压商式和标准平衡常数定义式代入理想气体反应的等温方程，得由上式可知：当Kθ=Jθ时，ΔrGm=0，则反应达到平衡；当Kθ>Jθ时，ΔrGm<0，则反应向右进行，aA+bB⇋yY+zZ；当Kθ0,则反应向左进行，aA+bB⇋yY+zZ。例题解析化学反应标准平衡常数的计算标准平衡常数是一个很重要的物理量，由实验直接测定标准平衡常数具有

7、一定的局限性，有些甚至是无法直接测定的。由于ΔrGθm直接和标准平衡常数Kθ相联系，所以可以通过ΔrGθm计算出Kθ。1.利用ΔrHmθ和ΔrSmθ计算ΔrGmθ由于通过热化学的方法可以测定反应的焓[变]，从而获得ΔrHmθ(T)，再通过热容Cθp,m(B,T)的测定，以及从热力学第三定律所得到的标准摩尔熵Sθm(B,相态，T)，可以获得ΔrSm(T)，然后就能求得ΔrGm(T)。2.利用标准摩尔生成吉布斯函数ΔfGθm(B,相态，T)计算ΔrGθm(T)如果能够知道参加反应的各种物质的标准态的吉布斯函数Gθm(B,T)的

8、绝对值，则用简单的加减方法就能求得任意反应的标准摩尔吉布斯函数ΔrGθm(T)，但这是不可能的。因为热力学函数Gθm(B,T)的绝对值是无法知道的。解决问题的办法是仿照热化学中曾经用来处理反应的摩尔焓[变]ΔrHθm(T)的那种方法，采用一个相对的标准，选定某种状态作为参考态而取其相对值。　　物质B