化学平衡讲义课件

第5章 化学平衡化学平衡不是摆在天平上的称量物和砝码。第5章 化学平衡化学平衡第5章 化学平衡化学平衡既不是指化学反应进行到底，也不是产物的浓度等于反应物的浓度，而是热力学第二定律的必然结果：rGm=0，反应达到平衡rGm<0，反应正向自发进行rGm>0，反应逆向自发进行第5章 化学平衡化学平衡既不是指化学反应进行到底，也不是产物5-1化学反应平衡条件dG=–SdT+Vdp+BdnB恒温恒压条件下dGT,p=BdnB=BBddD+eE gG+hH5-1化学反应平衡条件dG=–SdT+Vdp+5-1化学反应平衡条件G5-1化学反应平衡条件GdD+eE gG+hH5-2 化学反应平衡常数活度商QadD+eE gG+hH5固体(s)和纯液体(l)的活度a=15-2 化学反应平衡常数平衡时，rGm=0热力学平衡常数Ka固体(s)和纯液体(l)的活度a=15-2 化学反应平衡常显然，(Ka,1)2=Ka,2

注意：Ka值与反应式写法有关5-2 化学反应平衡常数显然，(Ka,1)2=Ka,2注意：Ka值与反应如何计算Ka？？？？如何计算Ka？？？？Qa<Ka,反应正向自发Qa>

Ka,反应逆向自发Qa=Ka,反应达到平衡5-2 化学反应平衡常数Qa<Ka,反应正向自发Qa>Ka,一、理想气体反应的平衡常数(1)热力学平衡常数dD+eE gG+hH5-2 化学反应平衡常数一、理想气体反应的平衡常数(1)热力学平衡常数dD+(2)压力平衡常数B=g+h–de5-2 化学反应平衡常数(2)压力平衡常数B=g+h–de5-2 5-2 化学反应平衡常数5-2 化学反应平衡常数有纯态凝聚相参加的理想气体反应体系

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)分解压：固体化合物的分解压是指固体物质在一定温度下分解达到平衡时产物中气体的总压力5-2 化学反应平衡常数有纯态凝聚相参加的理想气体反应体系CaCO3(s)=CaO400K,101325Pa,反应Ka=9.910-2C2H2(g)+H2O(g)＝C2H5OH(g)开始 1 1 0平衡 1- 1-

2-xB5-3平衡组成计算400K,101325Pa,反应Ka=9.910-2C计算化学反应的Ka几种方法rGm

＝rHm

－TrSm

5-3平衡组成计算(1)fHm,Sm法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)rSm=2Sm(CO2)Sm(CO)Sm(O2)计算化学反应的Ka几种方法rGm＝rHm－T计算化学反应的Ka几种方法5-3平衡组成计算(3)状态函数法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)C+O2CO+1/2O2CO2rGm,2rGmrG1rG=rGm,2rGm,1计算化学反应的Ka几种方法5-3平衡组成计算(3)状计算C+2H2O(g)=CO2+H2(g)的rGm和KafGm0-228.6 -394.4 0kJ/molrGm=0+(-394.4)-(-228.6)2=62.82kJ5-3平衡组成计算计算C+2H2O(g)=CO2+H2(g)的rGm和Ka（2）当各种物质都处于标准态时，可用rGm判断化学反应方向。使rGm=0的温度，称转折温度（1）当rGm<0时反应自发向右进行，当rGm>40kJ/mol时，可用rGm判断化学反应方向。5-3平衡组成计算（2）当各种物质都处于标准态时，可用rGm判断化学反应方5-6 温度对平衡常数的影响5-6 温度对平衡常数的影响5-3平衡组成计算rH>0，T，Ka

提高温度可提高平衡转化率rH<0，T，Ka

提高温度将降低平衡转化率5-3平衡组成计算rH>0，T，Ka 提高温度可1．理想气体反应若nB>0 （V>0） p，Kx

若nB=0 （V=0） 无影响若nB<0 （V<0） p，Kx

5-7压力等因素对平衡常数的影响1．理想气体反应若nB>0 （V>0） p，Kx例 328C，N2O4 当p=p时有50.2%分解,当p=10p时有多少分解？

解N2O4(g)=2NO2(g)t=0 1t=teq 1– 2

n总11+

当p=p时，=50.2％，得Ka=1.3476当p=10p时，Ka不变=18.05%压力等因素对平衡常数的影响例 328C，N2O4 当p=p时有50.2%分解,当p2．凝聚相反应一般情况V0，p对平衡影响不大，只有压力变化很大才有显著影响例 在25C需多大压力下可使C（石墨）C（金刚石）rGm=2.87kJmol-1，rVm=–1.896×10-6m3mol-1

rGm(p)–rGm(p)=rVm(p–p)使rGm(p)=0 得p=15000p

解dG=–SdT+Vdp压力等因素对平衡常数的影响2．凝聚相反应一般情况V0，p对平衡影响不大，只有压加入惰性气体增大了ni，Ka不变B>0反应 加入惰性气体， Kn

，平衡转化率提高B=0反应 加入惰性气体， 无影响B<0反应 加入惰性气体， Kn，平衡转化率降低压力等因素对平衡常数的影响3．在保持总压不变时加入惰性气体的影响加入惰性气体增大了ni，Ka不变B>0反应 加入惰性例 乙苯脱氢制苯乙烯，837K，p时，Ka=0.178

求（1）转化率

（2）按1:9通入H2O(g)时=？解C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g) ni

t=0 1 t=teq 1–

1+

=0.389压力等因素对平衡常数的影响例 乙苯脱氢制苯乙烯，837K，p时，Ka=0.178例 乙苯脱氢制苯乙烯，837K，p时，Ka=0.178

求（2）按1:9通入H2O(g)时=？解C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g) H2O(g)nit=0 1 9t=teq 1–

9 10+

压力等因素对平衡常数的影响=0.718例 乙苯脱氢制苯乙烯，837K，p时，Ka=0.178第5章 化学平衡化学平衡不是摆在天平上的称量物和砝码。第5章 化学平衡化学平衡第5章 化学平衡化学平衡既不是指化学反应进行到底，也不是产物的浓度等于反应物的浓度，而是热力学第二定律的必然结果：rGm=0，反应达到平衡rGm<0，反应正向自发进行rGm>0，反应逆向自发进行第5章 化学平衡化学平衡既不是指化学反应进行到底，也不是产物5-1化学反应平衡条件dG=–SdT+Vdp+BdnB恒温恒压条件下dGT,p=BdnB=BBddD+eE gG+hH5-1化学反应平衡条件dG=–SdT+Vdp+5-1化学反应平衡条件G5-1化学反应平衡条件GdD+eE gG+hH5-2 化学反应平衡常数活度商QadD+eE gG+hH5固体(s)和纯液体(l)的活度a=15-2 化学反应平衡常数平衡时，rGm=0热力学平衡常数Ka固体(s)和纯液体(l)的活度a=15-2 化学反应平衡常显然，(Ka,1)2=Ka,2

注意：Ka值与反应式写法有关5-2 化学反应平衡常数显然，(Ka,1)2=Ka,2注意：Ka值与反应如何计算Ka？？？？如何计算Ka？？？？Qa<Ka,反应正向自发Qa>

Ka,反应逆向自发Qa=Ka,反应达到平衡5-2 化学反应平衡常数Qa<Ka,反应正向自发Qa>Ka,一、理想气体反应的平衡常数(1)热力学平衡常数dD+eE gG+hH5-2 化学反应平衡常数一、理想气体反应的平衡常数(1)热力学平衡常数dD+(2)压力平衡常数B=g+h–de5-2 化学反应平衡常数(2)压力平衡常数B=g+h–de5-2 5-2 化学反应平衡常数5-2 化学反应平衡常数有纯态凝聚相参加的理想气体反应体系

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)分解压：固体化合物的分解压是指固体物质在一定温度下分解达到平衡时产物中气体的总压力5-2 化学反应平衡常数有纯态凝聚相参加的理想气体反应体系CaCO3(s)=CaO400K,101325Pa,反应Ka=9.910-2C2H2(g)+H2O(g)＝C2H5OH(g)开始 1 1 0平衡 1- 1-

2-xB5-3平衡组成计算400K,101325Pa,反应Ka=9.910-2C计算化学反应的Ka几种方法rGm

＝rHm

－TrSm

5-3平衡组成计算(1)fHm,Sm法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)rSm=2Sm(CO2)Sm(CO)Sm(O2)计算化学反应的Ka几种方法rGm＝rHm－T计算化学反应的Ka几种方法5-3平衡组成计算(3)状态函数法CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)C+O2CO+1/2O2CO2rGm,2rGmrG1rG=rGm,2rGm,1计算化学反应的Ka几种方法5-3平衡组成计算(3)状计算C+2H2O(g)=CO2+H2(g)的rGm和KafGm0-228.6 -394.4 0kJ/molrGm=0+(-394.4)-(-228.6)2=62.82kJ5-3平衡组成计算计算C+2H2O(g)=CO2+H2(g)的rGm和Ka（2）当各种物质都处于标准态时，可用rGm判断化学反应方向。使rGm=0的温度，称转折温度（1）当rGm<0时反应自发向右进行，当rGm>40kJ/mol时，可用rGm判断化学反应方向。5-3平衡组成计算（2）当各种物质都处于标准态时，可用rGm判断化学反应方5-6 温度对平衡常数的影响5-6 温度对平衡常数的影响5-3平衡组成计算rH>0，T，Ka

提高温度可提高平衡转化率rH<0，T，Ka

提高温度将降低平衡转化率5-3平衡组成计算rH>0，T，Ka 提高温度可1．理想气体反应若nB>0 （V>0） p，Kx

若nB=0 （V=0） 无影响若nB<0 （V<0） p，Kx

5-7压力等因素对平衡常数的影响1．理想气体反应若nB>0 （V>0） p，Kx例 328C，N2O4 当p=p时有50.2%分解,当p=10p时有多少分解？

解N2O4(g)=2NO2(g)t=0 1t=teq 1– 2

n总11+

当p=p时，=50.2％，得Ka=1.3476当p=10p时，Ka不变=18.05%压力等因素对平衡常数的影响例 328C，N2O4 当p=p时有50.2%分解,当p2．凝聚相反应一般情况V0，p对平衡影响不大，只有压力变化很大才有显著影响例 在25C需多大压力下可使C（石墨）C（金刚石）rGm=2.87kJmol-1，rVm=–1.896×10-6m3mol-1

rGm(p)–rGm(p)=rVm(p–p)使rGm(p)=0 得p=15000p

解dG=–SdT+Vdp压力等因素对平衡常数的影响2．凝聚相反应一