物理化學第二章化學平衡

ChemicalEquilibrium1第一章熱力學第一定律與熱化學化學平衡是熱力學第二定律在化學反應中的具體應用。用熱力學原理,研究化學反應系統(tǒng)的平衡規(guī)律,解決反應的方向和限度問題,找出平衡組成與溫度,壓力之間的關系.化學平衡的熱力學原理,為實際生產中尋找最佳的反應工藝條件以提高產率提供理論依據.引言存在于NO2

和NO混合氣中的化學平衡.

2NO2(棕色)=N2O4(無色)(左圖,室溫)

N2O4+

2NO

=2N2O3(s,藍色)(右圖,液氮中,<

100.1℃)2第一章熱力學第一定律與熱化學引言1.內容：運用化學勢討論化學平衡的實質2.主要解決：由熱力學數據計算化學平衡常數；以確定反應的方向、平衡條件和平衡時各物質間的數量關系；研究溫度、壓力等因素對化學平衡的影響。3.說明：熱力學處理平衡問題不涉及變化的速率.3第一章熱力學第一定律與熱化學§3.1化學反應的平衡條件

一.化學反應平衡的實質

Anequilibriumisestablishedwhentherateoftheforwardandbackwardreactionsareequal.forexample：

H2(g)+I2(g)

2HI(g)1.化學平衡表現為靜態(tài)，而實際上是一種動態(tài)平衡，它是化學反應進行的限度。2.當外界條件一變，平衡也隨之發(fā)生改變，直至新的平衡?；瘜W平衡的實質：從動力學看，是正、逆反應的速度相等；從熱力學看，是產物的化學勢總和等于反應物化學勢的總和。4第一章熱力學第一定律與熱化學二.化學反應平衡條件

1.反應進度

任一化學反應

aA+dD===gG+hH

它的化學計量方程式的通式為：ξ在0到1這間變化時，A、D、G、H四種物質都存在，且其量都在變化，每取ξ一定值時，則A、D、G、H也都有確定的量。5第一章熱力學第一定律與熱化學2.反應的方向

設任意一封閉體系中有一化學反應aA+dD+…→gG+hH+…-

在定溫定壓下，若上述反應向右進行了無限小量的反應，此時體系的吉布斯函數變

，代入上式得6第一章熱力學第一定律與熱化學用 判斷都是等效的。反應自發(fā)地向右進行反應自發(fā)地向左進行，不可能自發(fā)向右進行反應達到平衡3.根據吉布斯函數的判據：7第一章熱力學第一定律與熱化學用 判斷，這相當于 圖上曲線的斜率，因為是微小變化，反應進度處于0~1mol之間。反應自發(fā)向右進行，趨向平衡反應自發(fā)向左進行，趨向平衡反應達到平衡8第一章熱力學第一定律與熱化學§3.2化學反應等溫方程和平衡常數一.化學反應等溫方程式等溫條件下，化學反應達平衡時9第一章熱力學第一定律與熱化學在T一定時為常數，化學平衡時rGm=0,所以有：10第一章熱力學第一定律與熱化學稱化學反應標準平衡常數，無量綱。與溫度、反應體系本身有關。給定反應，溫度一定，則有定值?；瘜W反應標準吉布斯自由能變化值二.平衡常數：11第一章熱力學第一定律與熱化學三.化學反應的等溫方程

(reactionisotherm)Van’tHoff等溫式

12第一章熱力學第一定律與熱化學反應進行的方向和限度的判斷：

反應能正向進行

反應不能正向進行（逆方向可）反應達到平衡壓力商

13第一章熱力學第一定律與熱化學§3.3化學平衡常數的表示法一.標準平衡常數任一化學反應aA+dD+…→gG+hH+…在定溫定壓下達到平衡時物質B的化學勢代入上式得就是標準平衡常數（Standardequilibriumconstant）

14第一章熱力學第一定律與熱化學化學平衡常數的表示法二.幾種類型反應的平衡常數1.理想氣體反應以壓力表示的標準平衡常數

例：N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)時N2(g)+H2(g)==NH3(g)

15第一章熱力學第一定律與熱化學化學平衡常數的表示法A.理想氣體壓力平衡常數B.摩爾分數平衡常數KxC.濃度平衡常數KC

16第一章熱力學第一定律與熱化學化學平衡常數的表示法2．實際氣體反應的平衡常數為逸度（經驗）平衡常數

17第一章熱力學第一定律與熱化學化學平衡常數的表示法3．液相反應的平衡常數

理想溶液非理想溶液

當非理想溶液可視作理想溶液

18第一章熱力學第一定律與熱化學例如，有下述反應，并設氣體為理想氣體：

有氣相和凝聚相（液相、固體）共同參與的反應稱為復相化學反應。只考慮凝聚相是純態(tài)的情況，純態(tài)的化學勢就是它的標準態(tài)化學勢，所以復相反應的熱力學平衡常數只與氣態(tài)物質的壓力有關。純固態(tài)的活度等于1（標準態(tài)選擇），并且其飽和蒸氣壓相對極小（可忽略）三.復相反應(純凝聚相)19第一章熱力學第一定律與熱化學分解壓：固體物質在一定溫度下分解，達到平衡產物中氣體的總壓力。例2.NaSO4(S)10H2O=NaSO4+10H2O(g)例3將固體NH4HS(s)放入密閉器中，加熱到298K時，發(fā)生了分解反應NH4HS(s)===NH3(g)+H2S(g)1)放入抽空的容器中，平衡時測得總壓力為66660Pa，求此反應的標準平衡常數2)若容器中原已裝有的H2S氣體，問達平衡時N