第五章 化学反应系

第五章化学反应系第一页，共三十九页，2022年，8月28日教学目的和要求掌握摩尔反应Gibbs自由能的计算方法掌握化学反应等温方程式，并应用其判断反应的方向理解化学反应标准平衡常数理解温度、压力、组成等因素对化学平衡移动的影响规律第二页，共三十九页，2022年，8月28日第一节摩尔反应Gibbs自由能的计算教学目的和要求理解标准摩尔Gibbs自由能的定义，会从数据表中查阅物质B的标准摩尔生成Gibbs自由能变掌握标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算方法（重点）了解标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系第三页，共三十九页，2022年，8月28日教学内容Gibbs自由能的规定值标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系第四页，共三十九页，2022年，8月28日一、Gibbs自由能的规定值1、标准摩尔Gibbs自由能单质或化合物在温度T时的标准摩尔Gibbs自由能：规定稳定纯单质B在298.15K标准状态时的规定摩尔焓值为0，即化合物的规定摩尔焓298.15K时等于它在此温度时的标准摩尔生成焓。回忆：第五页，共三十九页，2022年，8月28日回忆标准摩尔熵以热力学第三定律S(0K)=0为始态，以温度T、压力P时的特定状态Sm(T)为终态，求出1mol物质的熵变△SB即为物质B的规定摩尔熵Sm(B,T,P)物质标准状态下的规定摩尔熵称标准摩尔熵，用第六页，共三十九页，2022年，8月28日1、标准摩尔Gibbs自由能单质或化合物在温度T时的标准摩尔Gibbs自由能：当T=298.15K时，（1）单质B的标准摩尔Gibbs自由能（2）化合物的标准摩尔Gibbs自由能第七页，共三十九页，2022年，8月28日2、标准摩尔生成Gibbs自由能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，由稳定单质生成1mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由能，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。一、Gibbs自由能的规定值第八页，共三十九页，2022年，8月28日二、标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算回忆标准摩尔反应焓的计算，利用各物质的摩尔生成焓求化学反应焓变为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。在标准压力

和反应温度时（通常为298.15K）第九页，共三十九页，2022年，8月28日1、由标准摩尔生成Gibbs自由能计算二、标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算2、由反应焓和反应熵计算3、由自由能函数与焓函数计算式5-9、5-101、由标准摩尔生成Gibbs自由能计算第十页，共三十九页，2022年，8月28日三、标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系计算非298.15K时化学反应的标准摩尔反应Gibbs自由能利用Gibbs-Helmhotrz方程，若反应物、产物均处于各自的标准状态，则第十一页，共三十九页，2022年，8月28日例5-1对反应C(石墨)+H2O（g）=CO(g)+H2(g)，计算298.15K和500K时的(1)计算298.15K方法一：由标准摩尔生成Gibbs自由能计算方法二：由反应焓和反应熵计算第十二页，共三十九页，2022年，8月28日例5-1对反应C(石墨)+H2O（g）=CO(g)+H2(g)，计算298.15K和500K时的(2)计算500K方法一：由反应焓和反应熵计算第十三页，共三十九页，2022年，8月28日方法二：第十四页，共三十九页，2022年，8月28日第二节化学反应的自发方向和限度教学目的和要求理解化学反应的摩尔Gibbs函数的定义及其与化学反应亲和势的关系掌握化学反应等温方程式，并应用其判断反应的方向第十五页，共三十九页，2022年，8月28日教学内容化学反应Gibbs自由能和反应的亲和势A化学反应过程中Gibbs自由能变化化学反应等温方程第十六页，共三十九页，2022年，8月28日一、化学反应Gibbs自由能和反应的亲和势A1、化学反应Gibbs自由能回忆多相多组分系统热力学基本方程表示在等温等压下，反应进度时，反应系统Gibbs自由能随反应进度的变化率。第十七页，共三十九页，2022年，8月28日2、化学反应亲和势3、化学反应自发方向判据第十八页，共三十九页，2022年，8月28日二、化学反应过程中Gibbs自由能变化1、无混合过程若化学反应系统中各物质处于纯态（彼此不混合）的假想条件下进行反应，反应系统的Gibbs自由能随反应进度变化关系式为：第十九页，共三十九页，2022年，8月28日1、无混合过程第二十页，共三十九页，2022年，8月28日2、有混合过程若A,B可形成理想气态混合物，则G随的变化关系：二、化学反应过程中Gibbs自由能变化第二十一页，共三十九页，2022年，8月28日第二十二页，共三十九页，2022年，8月28日三、化学反应等温方程化学反应的等温方程第二十三页，共三十九页，2022年，8月28日理想气体反应的标准平衡常数K:无量纲量,T一定时为常数,其数值与计量式的写法有关当反应达平衡时：第二十四页，共三十九页，2022年，8月28日第二十五页，共三十九页，2022年，8月28日系统未达平衡，反应正向进行系统已达平衡系统未达平衡，反应逆向进行第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日第三节化学反应标准平衡常数教学目的和要求理解气体混合物反应标准平衡常数的定义式理解理想气体反应标准平衡常数的表达式了解平衡常数K与Kp、Kx、Kf、Kn等的关系掌握有纯凝聚相参加的理想气体反应中，其平衡常数的表达第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日教学内容气体反应的平衡常数液相（或固相）混合物与溶液中反应的平衡常数多相反应的平衡常数第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日一、气体反应的平衡常数1、理想气体反应的平衡常数第二十九页，共三十九页，2022年，8月28日第三十页，共三十九页，2022年，8月28日第三十一页，共三十九页，2022年，8月28日2、实际气体反应的平衡常数第三十二页，共三十九页，2022年，8月28日二、液相（或固相）混合物与溶液中反应的平衡常数1、混合物中反应的平衡常数2、溶液中反应的平衡常数A表示溶剂，B表示溶质，则溶液中的化学反应方程式写成：第三十三页，共三十九页，2022年，8月28日2、溶液中反应的平衡常数则反应的摩尔Gibbs自由能：第三十四页，共三十九页，2022年，8月28日若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常压下压力对凝聚态的影响可忽略不计。一定温度下CaCO3(s)分解反应达平衡时,p(CO2,g)压力为定值三、多相反应的化学平衡第三十五页，共三十九页，2022年，8月28日分解压—一定温度下分解反应达平衡时,气体的压力分解温度—分解压为101.325kPa时的温度对于纯凝聚相与理想气体间的化学反应,其Kθ的表达式中,只保留各气体的分压第三十六页，共三十九页，2022年，8月28日第四节各种因素对化学反应平衡的影响教学目的和要求理解温度、压力、组成等因素对化学平衡移动的影响规律教学内容温度对平衡的影响系统压力对平衡的影响组成对平衡的影响应用举例第三十七页，共三十九页，2022年，8月28日一、温度对平衡的影响随温度升高而增大随温度升高而减小与温度无关第三十