化學平衡講義

化學平衡Chapter5ChemicalEquilibrium1化學反應需要解決的問題：在一定條件下，反應物能否按預期的反應變成產(chǎn)物？如果不能，或者能，但產(chǎn)物量過少，有無辦法可想？在一定條件下，反應的極限產(chǎn)率為多少？極限產(chǎn)率怎樣隨條件變化？如何改變條件可得到更大的產(chǎn)率？2解決問題的思路：化學平衡是研究化學反應方向和限度的關鍵。本章討論應用熱力學第二定律的平衡條件來處理化學平衡問題。將用熱力學方法推導化學平衡時溫度、壓力、組成間的關系，并計算平衡組成將通過熱力學計算討論溫度、壓力、組成等條件如何影響平衡。3摩爾反應的Gibbs函數(shù)與親和勢（ChemicalAffinity)定義摩爾反應Gibbs函數(shù):化學反應的親和勢:§5.1化學反應的方向及平衡條件42.化學反應的平衡條件TheConditionforChemicalEquilibriumrGm=(G/)

T,p=BBB=0（化學平衡）

圖中紅色虛線斜率為負時：A>0;斜率為0時：A=0;斜率為正時：A<0。51.理想氣體反應的等溫方程化學反應的等溫方程§5.2理想氣體反應的等溫方程

及標準平衡常數(shù)62.理想氣體反應的標準平衡常數(shù)K°:無量綱量,T一定時為常數(shù),其數(shù)值與計量式的寫法有關當反應達平衡時：783.理想氣體反應的Kθ、Kp、Kcθ、Ky及Kn系統(tǒng)未達平衡，反應正向進行系統(tǒng)已達平衡系統(tǒng)未達平衡，反應逆向進行9注意：上述各K中只有Kθ、Kp、Kcθ在Ｔ一定時為常數(shù)10

若參加反應的各組分不處于同一相,則屬于多相化學反應，常壓下壓力對凝聚態(tài)的影響可忽略不計。一定溫度下CaCO3(s)分解反應達平衡時,p(CO2,g)壓力為定值4.有純凝聚相參加的理想氣體反應11分解壓—一定溫度下分解反應達平衡時,氣體的壓力分解溫度—分解壓為101.325kPa時的溫度

對于純凝聚相與理想氣體間的化學反應,其Kθ的表達式中,只保留各氣體的分壓12例:700℃時,反應:Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g)的Kθ=2.35(1)如果用總壓為101.325kPa的等物質(zhì)的量的H2O(g)和H2(g)

的混合氣體處理FeO(s),能否將其還原為Fe(s)?(2)如果H2O(g)和H2(g)的混合氣總壓仍為101.325kPa,欲使

FeO(s)不能被還原,H2O(g)的分壓最小應為多少?解：131.標準摩爾Gibbs函數(shù)的計算§5.3標準平衡常數(shù)及平衡組成的計算.14

在判斷反應的方向與限度時，應注意ΔG與ΔGθ的區(qū)別。一般不能用ΔGθ來判斷過程的方向，但在ΔGθ的絕對值很大(通常|ΔGθ|

＞40kJ·mol-1)時ΔGθ

的符號基本決定了的ΔG符號。例：298K時Zn(s)+1/2O2=ZnO(s)ΔGθ=－318.2kJ·mol-1.

欲使此反應不能自動向右進行，Jp必須大于5.6×1055即p(O2)<3.2×10-110kPa15測定平衡常數(shù)的方法有:(1)物理方法(2)化學方法判斷系統(tǒng)是否已達平衡的方法:(1)條件不變,無論時間多長,反應的各參加物濃度不變(2)正向反應,逆向反應達平衡時Kθ相等(3)任意改變各物質(zhì)初濃度,達平衡后所得Kθ相同.2.

標準平衡常數(shù)的測定及平衡組成的計算16

術(shù)語：轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化掉的某反應物占原始反應物的分數(shù)產(chǎn)率：轉(zhuǎn)化為指定產(chǎn)物的某反應物占原始反應物的分數(shù)開始10平衡0.50.5轉(zhuǎn)化率＝產(chǎn)率＝0.5

ABC開始100平衡0.50.30.2轉(zhuǎn)化率＝0.5產(chǎn)率:B→0.3C→0.2ABBAC例：17

例2:已知理想氣體反應A(g)+B(g)=D(g)在300K時試求:(1)400K、總壓為300kPa時,D(g)的離解度

(2)400K、200kPa下,將1molA(g)和2molD(g)混合反應達平衡時,B(g)的分壓解：（1）欲求D的離解度αD，需先求Kθ18