第4章化学平衡.ppt

4.1 标准平衡常数 4.1.1 化学平衡的基本特征 4.1.2 标准平衡常数表达式 4.1.3 标准平衡常数的实验测定 例2. 已知25℃时， 2BrCl(g) Cl2(g) + Br2(g) K1Θ=0.45 I2(g) + Br2(g) 2IBr(g) K2Θ=0.051 计算反应: 2BrCl(g)+I2(g) Cl2(g) + 2IBr(g) 的K3Θ 解: 反应(1)+反应(2)=反应(3) 4.2 标准平衡常数的应用 4.2.1 判断反应程度 4.2.2 预测反应方向 4.2.3 计算平衡组成 ◆J与KΘ数学表达式形式一样，但却是两个不同的量。 ◆当系统处于非平衡状态时，J≠KΘ，表明反应仍在进行中，随着时间的推移，J不断变化，直到J=KΘ，反应达到平衡。 ◆当JKΘ时，J的分子的数值相对较小，表示产物的pjB或cjB比平衡时小，相应正反应速率大于逆反应速率，反应将正向进行，直至平衡状态；当JKΘ时，情况相反，反应将逆向进行，直至平衡状态。 4.3 化学平衡的移动 4.3.1 浓度对化学平衡的影响 4.3.2 压力对化学平衡的影响 4.3.3 温度对化学平衡的影响 4.3.4 Le Chatelier原理 解: (1) 反应开始时的反应商： 结论： ● 压强变化只是对那些反应前后气体分子数有变化的反应有影响。 ● 在定温下，增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增加的方向移动。 对于有气体参与的反应，经常将体积变化归结为浓度或压力的变化来讨论，体积增大相当于浓度减小或压强减小，而体积减小则相当于浓度或压强的增大。 两个需要说明的问题 4.4 自发变化和熵 4.4.1 自发变化 4.4.2 焓和自发变化 4.4.3 混乱度、熵和微观状态数 4.4.4 热力学第三定律和标准熵 4.4.5 化学反应熵变和热力学第二定律 4.4.1 自发变化 自然界中任何宏观自动进行的变化过程都是具有方向性的。 自发变化，即自发过程(spontaneous process)： 在一定条件下不需要任何外力推动就能自动进行的过程。 自发过程在热力学中又称为不可逆过程(irreversible process)。 ▲ 是无论用什么方法都不能使体系和环境同时复原的过程。 ▲ 也是自然界中真实存在的过程。 可逆过程(reversible process)是体系和环境可以同时复原的过程。 它是一种热力学上的、理想化的自发过程，自然界并不严格存在。 自发过程的基本特征： ? 单向性 ? 具有作非体积功的本领 ? 具有一定的限度 ? 不受时间约束，与反应速度无关 4.4.2 焓和自发变化 判断一个化学反应能否自发，对于化学研究和化工生产具有重要的意义。因为，如果事先知道一个反应根本不可能发生，人们就不必再花精力去研究它。 推动化学反应自发的因素是什么呢？ 在讨论自发变化的方向和热力学函数的 关系时，发现在通常条件下，许多放热反应 (△H0)的KΘ都较大，即反应向正反应方向进 行的程度较大。 19世纪70年代，法国的贝赛罗（Berthelot M）和丹麦的汤姆斯（Thomson J）就提出：自发的化学反应趋向于使系统释放出最多的热，即系统的焓减少(△H0)，反应将能自发进行。 这种以反应焓变作为判断反应方向的的依据，简称为焓变判据。 从反应系统的能量变化来看，放热反应发生以后，系统的能量降低。反应放出的热量越多，系统的能量降低得越多，反应越完全。 即： 在反应过程中，系统有趋向于最低能量状态的倾向——能量最低原理。 ◆ 自然界中能量降低的趋势是化学反应自发的一种重要推动力。 　 ◆ 不仅化学变化有最低能量的倾向，相变化也具有这种倾向。 ▲ KNO3溶于水的过程既吸热又自发 ▲ 碳酸钙的分解反应： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 在高温（大约840℃以上）也是自发进行的，它是吸