教学第6章-化学平衡课件

第六章化学平衡第六章化学平衡1需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？如果不能，或者能，但产物量过少，有无办法可想？在一定条件下，反应的极限产率为多少？极限产率怎样随条件变化？如何改变条件可得到更大的产率？需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物2第六章化学平衡§6.1化学反应的平衡条件§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式§6.3平衡常数的表示式§6.4复相化学平衡§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能

§6.6温度、压力及惰性气体的影响第六章化学平衡§6.1化学反应的平衡条件§6.1化学反应的平衡条件任一化学反应方程式:aA+bB⇌

yY+zZ(1)占优势的方向为总方向(2)可逆反应不是可逆过程，达到平衡以后才可逆§6.1化学反应的平衡条件任一化学反应方程式:化学平衡的特征和微观特点2.正向反应速率等于逆向反应速率3.动态平衡1.参与反应的各物质的量不再随时间而改变化学平衡的特征和微观特点2.正向反应速率等于逆向反应速率摩尔反应吉布斯函数根据多组分系统的热力学基本方程等温、等压条件下根据反应进度定义代入上式,得摩尔反应吉布斯函数根据多组分系统的热力学基本方程等温、等压条判据移项,得当 时：(a)和(b)两个公式完全等效适用于等温、等压、不做非膨胀功的封闭系统参与反应各物质的化学势保持不变三个判据完全等效判据移项,得当 时：(a)和(b)两个公式完全等效判据以为判据反应自发向右进行，趋向平衡反应自发向左进行,趋向平衡反应达到平衡Gibbs自由能和ξ的关系判据以为判据反应自发向右进判据以为判据反应物的化学势比生成物的高，反应自发向右进行，趋向平衡反应物的化学势比生成物的低，反应自发向左进行，趋向平衡反应物的化学势与生成物的相等，反应达到平衡判据以为判据反应物的化学势判据以为判据反应自发向右进行，趋向平衡反应自发向左进行，趋向平衡反应达到平衡判据以为判据反应自发通常化学反应不能进行到底严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在混合吉布斯自由能的缘故。（见书P345)通常化学反应不能进行到底严格讲，反应物与产物处于同一§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式p348对于实际气体：代入得：令：§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式p348对于实际气体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。有任意反应等温方程式这就是化学反应等温方程式。称为“逸度商”，可以通等温方程式同理，理想气体任一组分的化学势表示式为代入的计算式化学反应等温式的用处若已知和,就可以计算,来判断反应的方向和限度。等温方程式同理，理想气体任一组分的化学势表示式为代入标准平衡常数p349当体系达到平衡，，则标准平衡常数p349当体系达到平衡，，则标准平衡常数p349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，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称为标准平衡常数。标准平衡常数p349称为热力学平衡常数，它仅是温度的函合成氨反应结论：标准平衡常数与反应式的书写有关。合成氨反应结论：标准平衡常数与反应式的书写有关。判断反应方向p349化学反应等温式也可表示为：对理想气体反应向右自发进行反应向左自发进行反应达平衡判断反应方向p349化学反应等温式也可表示为：对理想气体反应液相反应的平衡常数p350理想液态混合物系统已知该系统任一组分的化学势可近似表示为代入的计算式液相反应的平衡常数p350理想液态混合物系统已知该系统任一组液相反应的平衡常数p350达到平衡时液相反应的平衡常数p350达到平衡时液相反应的平衡常数p350如果是非理想液态混合物反应系统只要将相对活度代替浓度，化学反应等温式有相似的形式液相反应的平衡常数p350如果是非理想液态混合物反应系统只p352§6.3平衡常数的表示式反应达平衡时，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。1.用压力表示的经验平衡常数当 时，的单位为1。p352§6.3平衡常数的表示式反应达平衡时，用反经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体，符合Dalton分压定律，Dalton经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体，符合Da经验平衡常数3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体，经验平衡常数3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体，注意(1)Kx无单位，其它平衡常数一般有单位。(2)对于理想气体Kp、K

c只是温度的函数。(3)经验平衡常数也和方程式的书写有关。注意(1)Kx无单位，其它平衡常数一般有单位。(2)对p354§6.4复相化学平衡

有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。忽略压力对凝聚相物质的影响，则有p354§6.4复相化学平衡有气相和凝聚相（液相、p354复相化学平衡有一个复相反应系统p354复相化学平衡有一个复相反应系统p355解离压力达平衡时根据平衡常数定义复相化学反应的平衡常数只与气体反应物有关称为碳酸钙的解离压力p355解离压力达平衡时根据平衡常数定义复相化学反应的平衡常p355解离压力因为所以压力

称为氯化铵的解离压力p355解离压力因为所以压力称为氯化铵§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能

rGm

fGm§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能rGm1、rGm在温度T时，当反应物和生成物都处于标准态，发生反应进度为1mol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。1、rGm在温度T时，当反应物和生成物都处于标准态rGm的用途的用途：1.计算热力学平衡常数rGm的用途的用途：1.计算热力学平衡常数rGm的用途(1)-(2)得（3）2.计算实验不易测定的平衡常数例如，求的平衡常数rGm的用途(1)-(2)得（3）2.计算实rGm的用途3．近似估计反应的可能性只能用 判断反应的方向。但是，当的绝对值很大时，基本上决定了的值，所以可以用来近似地估计反应的可能性。rGm的用途3．近似估计反应的可能性只能用 判断反应rGm的计算1、根据公式就能得到的值只要用实验的方法测定2、从容易测定的反应的求rGm的计算1、根据公式就能得到的值rGm的计算3.根据Gibbs自由能的定义式求已知：在等温和标准压力下，当反应进度为1mol时，有从热力学数据表查得：就可计算：因而可得4.利用标准摩尔生成Gibbs自由能求rGm的计算3.根据Gibbs自由能的定义式求已知：在2、fGm因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成吉布斯自由能看作零，则：

在标准压力下，由最稳定单质生成单位量该物质时的标准Gibbs自由能的变化值，称为该化合物的标准生成Gibbs自由能，用下述符号表示：（化合物，物态，温度）通常在298.15K时的值有表可查（P483）。2、fGm因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只2、fGm回忆：的计算2、fGm回忆：的计算T温度下rGm的计算

方法：

先求T温度下的具体步骤：(1)查表得(2)计算=基尔霍夫公式(3)查表得(4)计算=(5)计算得=T温度下rGm的计算方法：先求T温度下的具体步骤：(§6.6温度、压力及惰性气体对平衡的影响p362温度对化学平衡影响的本质温度影响和的值所以，温度会影响化学平衡常数的值§6.6温度、压力及惰性气体对平衡的影响p362温度对化温度的影响回忆：克-克方程微分式p363van’tHoff公式的微分式温度的影响回忆：克-克方程微分式p363van’tHoff温度的影响p3631.对吸热反应平衡常数的值随着温度的升高而增大升高温度对吸热反应有利2.对放热反应平衡常数的值随着温度的升高而变小升高温度对放热反应不利温度的影响p3631.对吸热反应平衡常数的值随着温度的升范特霍夫方程---积分式p363设在一定的温度区间内,这是van’tHoff公式的定积分式与温度无关在温度区间内,对微分式进行积分得范特霍夫方程---积分式p363设在一定的温度区间内,这是v复习范特霍夫方程微分式：范特霍夫方程积分式：克-克方程微分式：克-克方程积分式：复习范特霍夫方程微分式：范特霍夫方程积分式：克-克方程微分式p的影响p364对于理想气体，仅是温度的函数对理想气体p的影响p364对于理想气体，仅是温度的函数对理想气体p的影响p364与压力有关，，气体分子数减少，加压，反应正向进行，反之亦然。p的影响p364与压力有关，，气体分子数减p的影响p364对凝聚相反应 ，体积增加，增加压力，下降，对正向反应不利，反之亦然。在压力不太大时，因值不大，压力影响可以忽略不计。p的影响p364对凝聚相反应 ，体积增加，增加压力，惰性气体的影响p366aA+bB⇌yY+zZ未加惰性组分：p总=pA+pB+pY+pZ加入惰性组分：p总=pA+pB+pY+pZ+pX若总压不变加入惰性组分等于减小反应物和生成物的总压有利于体积增大的反应惰性气体的影响p366aA+bB⇌yY+zZ未思考题工业上制备水煤气的方程式可以表示为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)为133.5KJ/mol讨论下列因素对平衡的影响：1、增加碳用量；2、提高反应温度；3、增大系统压力；4、增加水蒸气分压；5、增加氮气分压。1、无影响；2、正向移动；3、反向移动；4、正向移动；5、正向移动；思考题工业上制备水煤气的方程式可以表示为：C(s)+H2O作业P3894、22作业P3894、22第六章化学平衡第六章化学平衡51需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？如果不能，或者能，但产物量过少，有无办法可想？在一定条件下，反应的极限产率为多少？极限产率怎样随条件变化？如何改变条件可得到更大的产率？需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物52第六章化学平衡§6.1化学反应的平衡条件§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式§6.3平衡常数的表示式§6.4复相化学平衡§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能

§6.6温度、压力及惰性气体的影响第六章化学平衡§6.1化学反应的平衡条件§6.1化学反应的平衡条件任一化学反应方程式:aA+bB⇌

yY+zZ(1)占优势的方向为总方向(2)可逆反应不是可逆过程，达到平衡以后才可逆§6.1化学反应的平衡条件任一化学反应方程式:化学平衡的特征和微观特点2.正向反应速率等于逆向反应速率3.动态平衡1.参与反应的各物质的量不再随时间而改变化学平衡的特征和微观特点2.正向反应速率等于逆向反应速率摩尔反应吉布斯函数根据多组分系统的热力学基本方程等温、等压条件下根据反应进度定义代入上式,得摩尔反应吉布斯函数根据多组分系统的热力学基本方程等温、等压条判据移项,得当 时：(a)和(b)两个公式完全等效适用于等温、等压、不做非膨胀功的封闭系统参与反应各物质的化学势保持不变三个判据完全等效判据移项,得当 时：(a)和(b)两个公式完全等效判据以为判据反应自发向右进行，趋向平衡反应自发向左进行,趋向平衡反应达到平衡Gibbs自由能和ξ的关系判据以为判据反应自发向右进判据以为判据反应物的化学势比生成物的高，反应自发向右进行，趋向平衡反应物的化学势比生成物的低，反应自发向左进行，趋向平衡反应物的化学势与生成物的相等，反应达到平衡判据以为判据反应物的化学势判据以为判据反应自发向右进行，趋向平衡反应自发向左进行，趋向平衡反应达到平衡判据以为判据反应自发通常化学反应不能进行到底严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在混合吉布斯自由能的缘故。（见书P345)通常化学反应不能进行到底严格讲，反应物与产物处于同一§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式p348对于实际气体：代入得：令：§6.2化学反应的平衡常数和等温方程式p348对于实际气体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。有任意反应等温方程式这就是化学反应等温方程式。称为“逸度商”，可以通等温方程式同理，理想气体任一组分的化学势表示式为代入的计算式化学反应等温式的用处若已知和,就可以计算,来判断反应的方向和限度。等温方程式同理，理想气体任一组分的化学势表示式为代入标准平衡常数p349当体系达到平衡，，则标准平衡常数p349当体系达到平衡，，则标准平衡常数p349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，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称为标准平衡常数。标准平衡常数p349称为热力学平衡常数，它仅是温度的函合成氨反应结论：标准平衡常数与反应式的书写有关。合成氨反应结论：标准平衡常数与反应式的书写有关。判断反应方向p349化学反应等温式也可表示为：对理想气体反应向右自发进行反应向左自发进行反应达平衡判断反应方向p349化学反应等温式也可表示为：对理想气体反应液相反应的平衡常数p350理想液态混合物系统已知该系统任一组分的化学势可近似表示为代入的计算式液相反应的平衡常数p350理想液态混合物系统已知该系统任一组液相反应的平衡常数p350达到平衡时液相反应的平衡常数p350达到平衡时液相反应的平衡常数p350如果是非理想液态混合物反应系统只要将相对活度代替浓度，化学反应等温式有相似的形式液相反应的平衡常数p350如果是非理想液态混合物反应系统只p352§6.3平衡常数的表示式反应达平衡时，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。1.用压力表示的经验平衡常数当 时，的单位为1。p352§6.3平衡常数的表示式反应达平衡时，用反经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体，符合Dalton分压定律，Dalton经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体，符合Da经验平衡常数3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体，经验平衡常数3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体，注意(1)Kx无单位，其它平衡常数一般有单位。(2)对于理想气体Kp、K

c只是温度的函数。(3)经验平衡常数也和方程式的书写有关。注意(1)Kx无单位，其它平衡常数一般有单位。(2)对p354§6.4复相化学平衡

有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。忽略压力对凝聚相物质的影响，则有p354§6.4复相化学平衡有气相和凝聚相（液相、p354复相化学平衡有一个复相反应系统p354复相化学平衡有一个复相反应系统p355解离压力达平衡时根据平衡常数定义复相化学反应的平衡常数只与气体反应物有关称为碳酸钙的解离压力p355解离压力达平衡时根据平衡常数定义复相化学反应的平衡常p355解离压力因为所以压力

称为氯化铵的解离压力p355解离压力因为所以压力称为氯化铵§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能

rGm

fGm§6.5标准摩尔生成Gibbs自由能rGm1、rGm在温度T时，当反应物和生成物都处于标准态，发生反应进度为1mol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。1、rGm在温度T时，当反应物和生成物都处于标准态rGm的用途的用途：1.计算热力学平衡常数rGm的用途的用途：1.计算热力学平衡常数rGm的用途(1)-(2)得（3）2.计算实验不易测定的平衡常数例如，求的平衡常数rGm的用途(1)-(2)得（3）2.计算实rGm的用途3．近似估计反应的可能性只能用 判断反应的方向。但是，当的绝对值很大时，基本上决定了的值，所以可以用来近似地估计反应的可能性。rGm的用途3．近似估计反应的可能性只能用 判断反应rGm的计算1、根据公式就能得到的值只要用实验的方法测定2、从容易测定的反应的求rGm的计算1、根据公式就能得到的值rGm的计算3.根据Gibbs自由能的定义式求已知：在等温和标准压力下，当反应进度为1mol时，有从热力学数据表查得：就可计算：因而可得4.利用标准摩尔生成Gibbs自由能求rGm的计算3.根据Gibbs自由能的定义式求已知：在2、fGm因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成吉布斯自由能看作零，则：

在标准压力下，由最稳定单质生成单位量该物质时的标准Gibbs自由能的变化值，称为该化合物的标准生成Gibbs自由能，用下述符号表示：（化合物，物态，温度）通常在298.15K时的值有表可查（P483）。2、fGm因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只2、fGm回忆：的计算2、fGm回忆：的计算T温度下rGm的计算

方法：

先求T温度下的具体步骤：(1)查表得(2)计算=基尔霍夫公式(3)查表得(4)计算=(5)计算得=T温度下rGm的计算方法：先求T温度下的具体步骤：(§6.6温度、压力及惰性气体对平衡的影响p362温度对化学平衡影响的本质温度影响和的值所以，温度会影响化学平衡常数的值§6.6温度、压力及惰性气体对平衡的影响p362温度对化温度的影响回忆：克-克方程微分式p363van’tHoff公式的微分