(高等教育)大学物理第四章课件

1、第四章 化学平衡4.1 化学反应的方向和限度4.2 反应的标准吉布斯自由能变化4.3 平衡常数的各种表示法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6 其它因素对化学平衡的影响第1页，共34页。 4.1 化学反应的方向和限度所有的化学反应既可以正向进行亦可以逆向进行单向反应：逆向反应程度很小，以致可以略去 2H2+O2 2H2O 对峙反应：正向进行和逆向进行均有一定的程度的反应 H2+I2 2HI 对峙反应进行一定时间后均会达到平衡，此时反应进度达到极限值，以 表示，这就是反应的限度。一、化学反应的限度第2页，共34页。二、化学平衡的条件化学反应的方向和限度原模型：无混合，反应

2、会进行到底 A (g) B (g)反应开始时：t=0 1 0 mol反应进度为: t=t 1- mol第3页，共34页。（*：纯态）图4.1 反应系统吉布斯自由能变化示意图G化学反应的方向和限度01第4页，共34页。化学反应的方向和限度大多数实际反应：有混合，反应不进行完全，而留下部分反应物 参与混合过程。GG*, G必然在某值时有一最小值在一定温度和压力下，总吉布斯自由能最低的状态就是反应系统的平衡态，此时的反应进度为 。 必然在0和1之间，所以反应只能进行到一定程度，而不能进行到底。第5页，共34页。对任意化学反应的系统：化学反应的方向和限度第6页，共34页。三、平衡常数的导出对反应系统的

3、任意状态：若eq化学反应的方向和限度第7页，共34页。化学反应的方向和限度第8页，共34页。四、化学反应的方向对反应系统的任意状态：反应的活度积反应方向的判断：向右自发平衡向左自发化学反应等温式 Vant Hoff 方程化学反应的方向和限度第9页，共34页。 4.2 反应的标准Gibbs函数变化一、化学反应的 和区别2. 不是常数，它与活度积有关。在指定温度下是常数。1. 是任意反应系统的摩尔Gibbs函数变3. 可以判断化学反应的方向。只能估计反应的方向。是任意反应系统的标准摩尔Gibbs函数变第10页，共34页。 反应的标准生成Gibbs函数变 在温度T时，当反应物和生成物都处于标准态，发

4、生反应进度为1 mol的化学反应Gibbs自由能的变化值，称为标准摩尔反应吉布斯自由能变化值，用 表示。第11页，共34页。二、标准摩尔Gibbs函数变（ ）的求算1. 根据 （例1）3. 由已知反应的 求未知反应的 （例3）4.热化学法 查手册 （例3）5.电化学法：2. 通过标准摩尔生成吉布斯函数求算 （例2）第12页，共34页。标准摩尔生成Gibbs函数 在标准压力下，由稳定单质生成1 mol化合物时吉布斯函数的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯函数，用下述符号表示：（化合物，物态，温度）通常在298 K时的值有表可查。计算任意反应在298 K时的第13页，共34页。 4.3 关于平衡

5、常数的讨论一、 的意义二、影响 的因素（习题25）1. 温度第14页，共34页。 关于平衡常数的讨论第15页，共34页。第16页，共34页。2. 方程式写法3. 标准状态的选择（平衡常数的各种表示法） 关于平衡常数的讨论第17页，共34页。三、K的具体形式（例题4）对气相反应（1）对理想气体反应：（2）对实际气体反应：平衡常数的各种表示方法第18页，共34页。 反应达平衡时，用反应物和生成物的实际压力、摩尔分数或浓度代入计算，得到的平衡常数称为经验平衡常数，一般有单位。例如，对任意理想气体反应：平衡常数的各种表示方法第19页，共34页。平衡常数的各种表示方法（1） 用压力表示的经验平衡常数第2

6、0页，共34页。平衡常数的各种表示方法（2）用物质的量分数表示的平衡常数第21页，共34页。平衡常数的各种表示方法（3）用物质的量表示的常数第22页，共34页。2. 对液相反应（1）对理想溶液反应：（2）对理想稀薄溶液反应：（3）对非理想溶液反应：第23页，共34页。平衡常数的各种表示方法3. 对复相反应（例5、习题31）复相反应：参加反应的物质不在同一相中的反应。均相反应：反应物和产物在同一相中。CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)第24页，共34页。若s, l为纯物质，g为理想气体第25页，共34页。分解压：固体物质在一

7、定温度下分解达到平衡时产物中气体的总压力。将分解压力等于标准压力时所对应的温度称为分解温度。第26页，共34页。平衡常数的各种表示方法则热力学平衡常数：第27页，共34页。四、K的求算（例题6、习题18）实验测定： 物理方法：测平衡系统的物理性质（折光率、电导率、颜色、密度、压力、体积等），导出平衡常数化学方法：测平衡组成，根据平衡常数表达式求平衡常数2. 由定义：K的求算第28页，共34页。一、平衡移动问题的共性初态： 平衡状态1 rGm,1=0 新状态 rGm末态： 平衡状态2 rGm,2=0因此，判断平衡是否移动或如何移动的关键是确定“新状态”，并计算此时的rGm，即平衡移动问题实质是反

8、应方向问题。改变F移动 0 平衡左移 =0 F对平衡无影响4.4 各种因素对化学平衡的影响第29页，共34页。 各种因素对化学平衡的影响压力的影响（例题10）理想气体化学反应平衡常数K只是温度的函数，与压力无关液相和复相反应的K虽与压力有关但影响不大对于气相反应，压力虽不能改变K，但能影响平衡系统的组成二、压力、惰性气体对化学平衡的影响第30页，共34页。结论：增加压力，反应向体积减小的方向进行。第31页，共34页。惰性气体的影响（例题11）存在于系统而不参与反应的气体 各种因素对化学平衡的影响对凝聚相反应无影响。对有气体参加或生成的反应有影响（恒温）第32页，共34页。结论：充入惰性气体对平衡组成的影响与减小系统总压