第五章化学平衡概要.ppt

第五章 化学平衡 基本要求： 1.掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法； 2.掌握标准平衡常数的定义； 3. 会用热力学数据计算标准平衡常数； 4. 理解温度对标准平衡常数的影响，会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数； 5. 了解压力、惰性气体和摩尔比对化学反应平衡的影响； 6. 了解同时平衡的计算 对任一反应 设恒T、p且W’ = 0，有 因为： 所以： d G T,p = (?B?B ?B ) d? ( ? G /?? ) T,p = ?B?B ?B = ? rG m ? ? rG m = ?B?B ? B = ?B?B?? B ? + RT ln(pB/p ?)? = ?B?B? B ? + ?B?B RT ln(pB/p ?) 式中第一项 ?B?B? B ? 为各反应组分均处于标准态时，每摩尔反应的Gibbs函数变，称标准摩尔反应Gibbs函数 ? rG m? rG m? = ?B?B? B ? 式中第二项 ?B?B RT ln (pB/p ?) = RT ?B?B ln (pB/p ?) = RT ln?B (pB /p ?)?B 令 压力商Jp = ?B (pB /p ?)?B ? rG m = ?B?B? B ? + ?B?B RT ln (pB/p ?) = ? rG m? + RT ln Jp 此即理想气体反应的等温方程。 ? rG m? = - RT ln K ? K ? = exp (- ? rG m? / RT ) 或可写： ? rG m = RT ln (Jp/K ? ) Jp K ? 反应自发； Jp = K ? 处于平衡； Jp K ? 反应逆向进行。 K ?与化学计量式的写法有关。例如合成氨： 1. N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g); ? rG m,1? = - RT ln K 1? 2. 0.5N2(g) + 1.5H2(g) = NH3(g); ? rG m,2? = - RT ln K 2? 因为 ? rG m,1? = 2 ? rG m,2? ，所以， K1 ? = (K2 ? )2 所以在给出化学反应标准平衡常数时，应当写出对应的化学反 计量式。 3. 有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应 若有纯液态或纯固态物质参加理想气体化学反应，在常压下其 化学势近似等于其标准化学势，即?B = ?B? ，进入 rG m? = ?B ?B ?B? ，而在K ? 与Jp 中，并不包含凝聚态项。 例对反应: C(s) + 0.5O2 = CO(g) K ?不含与凝聚项有关的项。 K ? ?K c? ： K ? = ?B(pB /p ? ) ?B ? K ? = ?B ((cB /c?) c? RT/p ? )?B = K c? ? (c? RT / p ? ) ??B K ? ? K y ： K ? = ?B(pB /p ? ) ?B = ?B(ptotal yB /p ? ) ?B = ?B yB ?B ? (ptotal /p ? ) ??B = K y ? (ptotal /p ? ) ??B (ptotal为总压) K ? ?Kn： K ? = ?B(pB /p ? ) ?B = ?B(ptotal yB /p ? ) ?B = ?B ?ptotal nB / (p ? ?nB ) ??B = ?B nB?B,B ? ?B ?ptotal / (p ? ?nB ) ??B =Kn ? ?ptotal / (p ? ?nB ) ???B (p为总压，?nB包括系统中不参加反应的