物理化学 第四章化学平衡

1、物理化学物理化学第四章 化学平衡Chemical EquilibriumChemical Equilibrium 知识目标知识目标: 1掌握化学反应等温方程式及应用。掌握化学反应等温方程式及应用。 2掌握平衡常数表示方法以及它们之间的关系。掌握平衡常数表示方法以及它们之间的关系。 3理解温度、压力、惰性组分和配比等对化学平衡的影响，理解温度、压力、惰性组分和配比等对化学平衡的影响，并掌握有关的计算。并掌握有关的计算。 4了解真实反应的化学平衡及有关计算。了解真实反应的化学平衡及有关计算。， 能力目标能力目标: :1. 1. 能够根据化学反应的等温方程式确定一定条件下化学反应能够根据化学反应的等

2、温方程式确定一定条件下化学反应的方向与平衡位置。的方向与平衡位置。2. 2. 能够根据能够根据mfHmfGmSmpC,等热力学数据确定反应所需的条件（等热力学数据确定反应所需的条件（T, p等）。等）。3 3能应用范特霍夫方程式计算不同温度下的平衡常数。能应用范特霍夫方程式计算不同温度下的平衡常数。4. 4. 能利用标准平衡常数计算平衡组成及平衡转化率。能利用标准平衡常数计算平衡组成及平衡转化率。5. 5. 能够根据目标产品要求控制温度、压力及惰性组分等因素。能够根据目标产品要求控制温度、压力及惰性组分等因素。一一.化学反应的方向和平衡判据化学反应的方向和平衡判据对任一反应对任一反应: : 封

3、闭系统非体积功为零时，反应系统发生微小量变化：封闭系统非体积功为零时，反应系统发生微小量变化： BBBddddnpVTSG 恒温、恒压条件下恒温、恒压条件下: BBBddnGT,p BBBBdd T,pGdG 决定于决定于反应进度反应进度.将将 代入得代入得: ddBB n第一节第一节 化学反应的等温方程式化学反应的等温方程式也可以写为也可以写为:rGm为一定温度、压力和反应进度时化学反应的摩尔反应为一定温度、压力和反应进度时化学反应的摩尔反应吉布斯函数。吉布斯函数。BBrmB,T pGG 这两个公式适用条件：（2）反应过程中，各物质的化学势 保持不变。B（1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化

4、学反应；用 作判据都是等效的,Brm,B() , ()T pBT pGG 或 反应自发地向右进行反应自发地向左进行反应达到平衡rm,()0T pGBBB0 rm,()0T pGBBB0 rm,()0T pGBBB0 =化学反应的方向与限度化学反应的方向与限度用 判断，这相当于 图上曲线的斜率,T pGG,0T pG反应自发向右进行,0T pG反应自发向左进行,0T pG反应达到平衡因为是微小变化，反应进度处于01 mol之间。,0T pG,0T pG,0T pG系统的Gibbs自由能和的关系01Ge化学反应方向、限度的化学势判据：化学反应方向、限度的化学势判据：二二.化学反应的等温方程化学反应

5、的等温方程设某理想气体反应：设某理想气体反应：rmBBBG BBBlnpRTp 一定T、p 、Wf = 0下， BBrmBBBln()pGRTp rmBBB G 定义：定义：rmrm ln pGGRTJ 化学反应等温方程：化学反应等温方程：（Jp定义为压力商）定义为压力商）一一. . 标准平衡常数标准平衡常数当反应达平衡时当反应达平衡时rm0GB eqBrm ln() pGRTp pBeq : : 反应达平衡时反应达平衡时, ,理想气体理想气体B的分压的分压K: : 反应的反应的标准平衡常数标准平衡常数BeqeqB () ppKJp 平衡压力商平衡压力商第二节第二节 理想气体化学反应的标准平衡

6、常数理想气体化学反应的标准平衡常数标准平衡常数的定义式：标准平衡常数的定义式：rm exp() GKRT rm ln GKRT 它不仅适用于理想气体化学反应，也适用于高压下它不仅适用于理想气体化学反应，也适用于高压下真实气体、液态混合物及液态溶液中的化学反应。真实气体、液态混合物及液态溶液中的化学反应。rmlnln ln ppGRTKRTJJRTK Jp/KJp 1Jp = KJ p K或或 Jp/K 1 逆向自发进行逆向自发进行 Jp K 或或 Jp/K 0 ,p,Jp,J p K, ,平衡向左移动平衡向左移动 如果如果B 0 ,p,Jp,J p 0, 则则 nB , J p, 平衡向右移动

7、；平衡向右移动；若若B 0, 则则 nB , J p, 平衡向左移动；平衡向左移动；若若B= 0, 则则 nB , J p不变不变, 平衡不移动。平衡不移动。BBBB0B /=()()p pnnn 式中 为逸度，如果气体是理想气体，则 。BfBBpf 将化学势表示式代入的计算式，得：pTG,mr)(BBB,mr)(pTGBBBBBB( )lnfTRTp BBB( , )( )lnfT pTRTprmBBB( )( )GTT 令：Brm,rmBB()( )lnT pfGGTRTp 称为化学反应标准摩尔Gibbs 自由能变化值，只是温度的函数。rm( )GT第五节第五节 真实气体反应的化学平衡真实气体反应的化学平衡ghGHrmdeDrEm(/) (/)( )ln(/) (/)fpfpGTTffpGRp rm( )lnfGTRTQ 这就是化学反应等温方程式。 称为“逸度商”，可以通过各物质的逸度求算。 值也可以通过多种方法计算，从而可得 的值。fQrm( )GTmrGDEGHdegh有任意反应当体系达到平衡， ，则0mr GghGHrmdeDE(/) (/)ln(/)(/(fpfpRTfpfpGT lnfRTK 称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在数值上等于平衡时的“逸度商”，是量纲为1的量，单位