物理化學(xué)教案化學(xué)平衡

第4章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡不是擺在天平上的稱量物和砝碼。第4章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡既不是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到底，也不是產(chǎn)物的濃度等于反應(yīng)物的濃度，而是熱力學(xué)第二定律的必然結(jié)果：rGm=0，反應(yīng)達(dá)到平衡rGm<0，反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行rGm>0，反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行4-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度dG=–SdT+Vdp+BdnB恒溫恒壓條件下dGT,p=BdnB=BBddD+eE gG+hH4-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度GdD+eE gG+hH4-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度活度商Qa固體(s)和純液體(l)的活度a=14-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度平衡時(shí)，rGm=0熱力學(xué)平衡常數(shù)Ka顯然，(Ka,1)2=Ka,2

注意：Ka值與反應(yīng)式寫法有關(guān)4-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度Qa<Ka,反應(yīng)正向自發(fā)Qa>

Ka,反應(yīng)逆向自發(fā)Qa=Ka,反應(yīng)達(dá)到平衡4-1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度一、理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)(1)熱力學(xué)平衡常數(shù)dD+eE gG+hH4-3 平衡常數(shù)的各種表示方法(2)壓力平衡常數(shù)B=g+h–de4-3 平衡常數(shù)的各種表示方法4-3 平衡常數(shù)的各種表示方法有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)體系

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)分解壓：固體化合物的分解壓是指固體物質(zhì)在一定溫度下分解達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)物中氣體的總壓力4-3 平衡常數(shù)的各種表示方法400K,101325Pa,反應(yīng)Ka=9.910-2C2H4(g)+H2O(g)＝C2H5OH(g)開(kāi)始 1 1 0平衡 1- 1-

2-xB4-3 平衡常數(shù)的測(cè)定計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的Ka幾種方法rGm

＝rHm

－TrSm

4-3 平衡常數(shù)的各種表示方法(1)fHm,Sm法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)rSm=2Sm(CO2)Sm(CO)Sm(O2)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的Ka幾種方法4-4平衡常數(shù)測(cè)定(3)狀態(tài)函數(shù)法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)C+O2CO+1/2O2CO2rGm,2rGmrG1rG=rGm,2rGm,1計(jì)算C+2H2O(g)=CO2+H2(g)的rGm和KafGm0-228.6 -394.4 0kJ/molrGm=0+(-394.4)-(-228.6)2=62.82kJ4-4平衡常數(shù)測(cè)定（2）當(dāng)各種物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，可用rGm判斷化學(xué)反應(yīng)方向。使rGm=0的溫度，稱轉(zhuǎn)折溫度（1）當(dāng)rGm<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行，當(dāng)rGm>40kJ/mol時(shí)，可用rGm判斷化學(xué)反應(yīng)方向。4-4平衡常數(shù)測(cè)定4-5 溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響4-5平衡組成計(jì)算rH>0，T，Ka

提高溫度可提高平衡轉(zhuǎn)化率rH<0，T，Ka

提高溫度將降低平衡轉(zhuǎn)化率1．理想氣體反應(yīng)若nB>0 （V>0） p，Kx

若nB=0 （V=0） 無(wú)影響若nB<0 （V<0） p，Kx

4-6壓力等因素對(duì)平衡常數(shù)的影響例 328C，N2O4 當(dāng)p=p時(shí)有50.2%分解,當(dāng)p=10p時(shí)有多少分解？

解N2O4(g)=2NO2(g)t=0 1t=teq 1– 2

n總11+

當(dāng)p=p時(shí)，=50.2％，得Ka=1.3476當(dāng)p=10p時(shí)，Ka不變=18.05%壓力等因素對(duì)平衡常數(shù)的影響2．凝聚相反應(yīng)一般情況V0，p對(duì)平衡影響不大，只有壓力變化很大才有顯著影響例 在25C需多大壓力下可使C（石墨）C（金剛石）rGm=2.87kJmol-1，rVm=–1.896×10-6m3mol-1

rGm(p)–rGm(p)=rVm(p–p)使rGm(p)=0 得p=15000p

解dG=–SdT+Vdp壓力等因素對(duì)平衡常數(shù)的影響加入惰性氣體增大了ni，Ka不變B>0反應(yīng) 加入惰性氣體， Kn

，平衡轉(zhuǎn)化率提高B=0反應(yīng) 加入惰性氣體， 無(wú)影響B(tài)<0反應(yīng) 加入惰性氣體， Kn，平衡轉(zhuǎn)化率降低壓力等因素對(duì)平衡常數(shù)的影響3．在保持總壓不變時(shí)加入惰性氣體的影響例 乙苯脫氫制苯乙烯，837K，p時(shí)，Ka=0.178

求（1）轉(zhuǎn)化率 （2）按1:9通入H2O(g)時(shí)=？解C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g) ni

t=0 1 t=teq 1–

1+

=0.389壓力等因素對(duì)平衡常數(shù)的影響例 乙苯脫氫制苯乙烯，837K，p時(shí)，Ka=0.178

求（2）按1:9通入H2O(g)時(shí)=