第5章化学平衡

1、工科物理化学课件工科物理化学课件兰州理工大学石油化工学院兰州理工大学石油化工学院第第5章章 化学平衡化学平衡主要内容主要内容5.2 5.2 标准平衡常数的计算标准平衡常数的计算5.3 5.3 化学反应等温方程式化学反应等温方程式5.4 5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响5.1 5.1 标准平衡常数标准平衡常数化学反应体系化学反应体系:封闭的单相体系，不作非体积功，封闭的单相体系，不作非体积功，发生了一个化学反应，设为：发生了一个化学反应，设为：DEFGdefg BB0B各物质的变化量必须满足：各物质的变化量必须满足：根据反应进度的定义，可以得到：根据反应进度的定义，可以得

2、到：BBddnBBddn5.1.1 化学平衡的判据化学平衡的判据5.1 热力学平衡常数热力学平衡常数BBBddddnpVTSG,BBBBBBdddTpGn（）BB(dd)n等温、等压条件下，等温、等压条件下，,BBB() (a) TpG当当时：时：1 m olrm,BBB (b) TpG（）v上面两式适用的条件是等温、等压、非体积功为上面两式适用的条件是等温、等压、非体积功为0，反应过，反应过程中各物的化学势保持不变。程中各物的化学势保持不变。5.1 热力学平衡常数热力学平衡常数公式理解：公式理解：1）在一个无限量的体系内，体系的发生一个）在一个无限量的体系内，体系的发生一个mol变化引起变化

3、引起G的变化。的变化。2）在一个有限量的体系内，体系发生一个微小变化）在一个有限量的体系内，体系发生一个微小变化d ,引引起体系发生一个起体系发生一个dG的变化。的变化。 5.1 热力学平衡常数热力学平衡常数化学平衡的条件：等温，等压下。化学平衡的条件：等温，等压下。rm,()0T pG反应自发地向反应自发地向右右进行进行rm,()0T pG反应自发地向反应自发地向左左进行，不可能自发进行，不可能自发向右进行向右进行rm,()0TpG反应达到反应达到平衡平衡0BB 0 反应正向进行。反应正向进行。 A ， 则则 反应正向自发进行。反应正向自发进行。若若 = ， 则则 反应处于平衡状态。反应处于

4、平衡状态。若若 ， 则则 反应逆向自发进行。反应逆向自发进行。0mGrmGr00mGrJJJK$K$K$平衡时反应平衡时反应物产物量之物产物量之间的关系间的关系 的大小，表征了给定系统中发生等温反应的不可逆程的大小，表征了给定系统中发生等温反应的不可逆程度。该比值偏离度。该比值偏离1愈远，该系统离开平衡愈远，自发反应的愈远，该系统离开平衡愈远，自发反应的不可逆程度愈大。不可逆程度愈大。/JK$v 5.3 化学反应等温方程式化学反应等温方程式5.4.1 温度对平衡常数的影响温度对平衡常数的影响这是这是vant Hoff 公式的微分式。公式的微分式。 根据根据Gibbs-Helmholtz方程，当

5、反应物都处于标准方程，当反应物都处于标准状态时，有状态时，有rmrm2ddGTHTT rmlnGRTK 代入，得代入，得5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响rm2d lndpKHTRT对对吸热吸热反应反应rm0H对对放热放热反应反应rm0Hdln0dpKT升高温度，升高温度， 下降，对正反应不利下降，对正反应不利pK 总之，升高温度有利于吸热反应。总之，升高温度有利于吸热反应。5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响1.若温度区间不大，若温度区间不大， 可视为与温度无关的常数，得可视为与温度无关的常数，得定积分式为：定积分式为：rmH2rm121()11ln

6、()( )ppKTHRTTKT 这公式常用来从已知一个温度下的平衡常数求出另一这公式常用来从已知一个温度下的平衡常数求出另一温度下的平衡常数。温度下的平衡常数。 或用来从已知两个温度下的平衡常数求出反应的标准或用来从已知两个温度下的平衡常数求出反应的标准摩尔焓变。摩尔焓变。5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响2. 若温度区间不大，若温度区间不大， 可视为与温度无关的常数，作不定积可视为与温度无关的常数，作不定积分，得分，得rmHrmlnHKIRT只要已知某一温度下的只要已知某一温度下的rmKH和就可以求出就可以求出 I1 /T 温度对平衡常数温度对平衡常数K （T）的影响）

7、的影响l n K 0mr H0mrH5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响5.4.2 压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响BBBBBBBBByppppyppKBBBBBBBBBByppppyppKB=Ky 0BBppBBByp产物在反应混合物中占的比例下降产物在反应混合物中占的比例下降 。 0BpBppBBBy产物所占比例上升。产物所占比例上升。 0B 反应前后气体分子数不变，压力对平衡组成没有影响。反应前后气体分子数不变，压力对平衡组成没有影响。 总之增加压力反应向气体分子数减小的方向移动总之增加压力反应向气体分子数减小的方向移动。 5.4 各种因素对化学平衡的影响各种

8、因素对化学平衡的影响5.4.3 惰性气体对化学平衡的影响惰性气体对化学平衡的影响BBGHDEBBghdennpnnpn 惰性气体不影响平衡常数值，当惰性气体不影响平衡常数值，当 不等于零时，加入不等于零时，加入惰性气体会影响平衡组成。惰性气体会影响平衡组成。BBBB()pxpKKpBBGHDEghdex xpx xp 惰性气体的影响取决于惰性气体的影响取决于 的值。的值。BB5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响 对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使反应物转对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使反应物转化率提高，使产物的含量增加。化率提高，使产物的含量增加。BBGH

9、DEBBghpdennpnnpnKBBBBBBBBBnnnppppnnnK00BB0BBnn0BBBn平衡向生成产物的方向移动。平衡向生成产物的方向移动。 0BBBnn0BBBn平衡向生成反应物的方向移动。平衡向生成反应物的方向移动。 0BB 加入惰性气体，不影响平衡组成。加入惰性气体，不影响平衡组成。 5.4 各种因素对化学平衡的影响各种因素对化学平衡的影响1.理解标准平衡常数的定义，熟练掌握热力学平衡常数和理解标准平衡常数的定义，熟练掌握热力学平衡常数和平衡组成的计算。平衡组成的计算。2.明确化学平衡的热力学条件及如何由平衡条件导出化学明确化学平衡的热力学条件及如何由平衡条件导出化学反应等温方程式，掌握用等温方程判断化学反应的方向