物理化學(xué) 第四章化學(xué)平衡

1、物理化學(xué)物理化學(xué)第四章 化學(xué)平衡Chemical EquilibriumChemical Equilibrium 知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo): 1掌握化學(xué)反應(yīng)等溫方程式及應(yīng)用。掌握化學(xué)反應(yīng)等溫方程式及應(yīng)用。 2掌握平衡常數(shù)表示方法以及它們之間的關(guān)系。掌握平衡常數(shù)表示方法以及它們之間的關(guān)系。 3理解溫度、壓力、惰性組分和配比等對(duì)化學(xué)平衡的影響，理解溫度、壓力、惰性組分和配比等對(duì)化學(xué)平衡的影響，并掌握有關(guān)的計(jì)算。并掌握有關(guān)的計(jì)算。 4了解真實(shí)反應(yīng)的化學(xué)平衡及有關(guān)計(jì)算。了解真實(shí)反應(yīng)的化學(xué)平衡及有關(guān)計(jì)算。， 能力目標(biāo)能力目標(biāo): :1. 1. 能夠根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式確定一定條件下化學(xué)反應(yīng)能夠根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等

2、溫方程式確定一定條件下化學(xué)反應(yīng)的方向與平衡位置。的方向與平衡位置。2. 2. 能夠根據(jù)能夠根據(jù)mfHmfGmSmpC,等熱力學(xué)數(shù)據(jù)確定反應(yīng)所需的條件（等熱力學(xué)數(shù)據(jù)確定反應(yīng)所需的條件（T, p等）。等）。3 3能應(yīng)用范特霍夫方程式計(jì)算不同溫度下的平衡常數(shù)。能應(yīng)用范特霍夫方程式計(jì)算不同溫度下的平衡常數(shù)。4. 4. 能利用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)計(jì)算平衡組成及平衡轉(zhuǎn)化率。能利用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)計(jì)算平衡組成及平衡轉(zhuǎn)化率。5. 5. 能夠根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品要求控制溫度、壓力及惰性組分等因素。能夠根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品要求控制溫度、壓力及惰性組分等因素。一一.化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡判據(jù)化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡判據(jù)對(duì)任一反應(yīng)對(duì)任一反應(yīng): : 封

3、閉系統(tǒng)非體積功為零時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生微小量變化：封閉系統(tǒng)非體積功為零時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生微小量變化： BBBddddnpVTSG 恒溫、恒壓條件下恒溫、恒壓條件下: BBBddnGT,p BBBBdd T,pGdG 決定于決定于反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度.將將 代入得代入得: ddBB n第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式也可以寫(xiě)為也可以寫(xiě)為:rGm為一定溫度、壓力和反應(yīng)進(jìn)度時(shí)化學(xué)反應(yīng)的摩爾反應(yīng)為一定溫度、壓力和反應(yīng)進(jìn)度時(shí)化學(xué)反應(yīng)的摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)。吉布斯函數(shù)。BBrmB,T pGG 這兩個(gè)公式適用條件：（2）反應(yīng)過(guò)程中，各物質(zhì)的化學(xué)勢(shì) 保持不變。B（1）等溫、等壓、不作非膨脹功的一個(gè)化

4、學(xué)反應(yīng)；用 作判據(jù)都是等效的,Brm,B() , ()T pBT pGG 或 反應(yīng)自發(fā)地向右進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)地向左進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡rm,()0T pGBBB0 rm,()0T pGBBB0 rm,()0T pGBBB0 =化學(xué)反應(yīng)的方向與限度化學(xué)反應(yīng)的方向與限度用 判斷，這相當(dāng)于 圖上曲線的斜率,T pGG,0T pG反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行,0T pG反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行,0T pG反應(yīng)達(dá)到平衡因?yàn)槭俏⑿∽兓磻?yīng)進(jìn)度處于01 mol之間。,0T pG,0T pG,0T pG系統(tǒng)的Gibbs自由能和的關(guān)系01Ge化學(xué)反應(yīng)方向、限度的化學(xué)勢(shì)判據(jù)：化學(xué)反應(yīng)方向、限度的化學(xué)勢(shì)判據(jù)：二二.化學(xué)反應(yīng)的等溫方程化學(xué)反應(yīng)

5、的等溫方程設(shè)某理想氣體反應(yīng)：設(shè)某理想氣體反應(yīng)：rmBBBG BBBlnpRTp 一定T、p 、Wf = 0下， BBrmBBBln()pGRTp rmBBB G 定義：定義：rmrm ln pGGRTJ 化學(xué)反應(yīng)等溫方程：化學(xué)反應(yīng)等溫方程：（Jp定義為壓力商）定義為壓力商）一一. . 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)rm0GB eqBrm ln() pGRTp pBeq : : 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí), ,理想氣體理想氣體B的分壓的分壓K: : 反應(yīng)的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)BeqeqB () ppKJp 平衡壓力商平衡壓力商第二節(jié)第二節(jié) 理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡

6、常數(shù)理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式：rm exp() GKRT rm ln GKRT 它不僅適用于理想氣體化學(xué)反應(yīng)，也適用于高壓下它不僅適用于理想氣體化學(xué)反應(yīng)，也適用于高壓下真實(shí)氣體、液態(tài)混合物及液態(tài)溶液中的化學(xué)反應(yīng)。真實(shí)氣體、液態(tài)混合物及液態(tài)溶液中的化學(xué)反應(yīng)。rmlnln ln ppGRTKRTJJRTK Jp/KJp 1Jp = KJ p K或或 Jp/K 1 逆向自發(fā)進(jìn)行逆向自發(fā)進(jìn)行 Jp K 或或 Jp/K 0 ,p,Jp,J p K, ,平衡向左移動(dòng)平衡向左移動(dòng) 如果如果B 0 ,p,Jp,J p 0, 則則 nB , J p, 平衡向右移動(dòng)

7、；平衡向右移動(dòng)；若若B 0, 則則 nB , J p, 平衡向左移動(dòng)；平衡向左移動(dòng)；若若B= 0, 則則 nB , J p不變不變, 平衡不移動(dòng)。平衡不移動(dòng)。BBBB0B /=()()p pnnn 式中 為逸度，如果氣體是理想氣體，則 。BfBBpf 將化學(xué)勢(shì)表示式代入的計(jì)算式，得：pTG,mr)(BBB,mr)(pTGBBBBBB( )lnfTRTp BBB( , )( )lnfT pTRTprmBBB( )( )GTT 令：Brm,rmBB()( )lnT pfGGTRTp 稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs 自由能變化值，只是溫度的函數(shù)。rm( )GT第五節(jié)第五節(jié) 真實(shí)氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡真實(shí)氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡ghGHrmdeDrEm(/) (/)( )ln(/) (/)fpfpGTTffpGRp rm( )lnfGTRTQ 這就是化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。 稱(chēng)為“逸度商”，可以通過(guò)各物質(zhì)的逸度求算。 值也可以通過(guò)多種方法計(jì)算，從而可得 的值。fQrm( )GTmrGDEGHdegh有任意反應(yīng)當(dāng)體系達(dá)到平衡， ，則0mr GghGHrmdeDE(/) (/)ln(/)(/(fpfpRTfpfpGT lnfRTK 稱(chēng)為熱力學(xué)平衡常數(shù)，它僅是溫度的函數(shù)。在數(shù)值上等于平衡時(shí)的“逸度商”，是量綱為1的量，單位