[材料科学]物理化学核心教程第二版沈文霞课后习题答案5-8 2.doc

第五章 化学平衡 一．基本要求 1．掌握化学反应等温式来判断反应的方向和限度。 标准平衡常数定义标准平衡常数计算方法准平衡常数在数值上的联系，熟练用热力学方法计算，从而获得标准平衡常数的定义和它的应用。 5．掌握温度对化学平衡的影响，’t Hoff公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。 二． 把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。 本章又用到了反应进度的概念，不过其值在的区间之内。，如果在一个很大的系统中，。 严格讲标准平衡常数应该用绝对活度来定义由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以用标准态化学势定义其含义是一样的。从标准平衡常数定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数。对于液相反应，标准平衡常数有其应的形式。复相反应中，所以在计算标准平衡常数学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，而不要过多地去各种平衡常数表示式之间的换算，否则会搞糊涂了，反而没抓住主要内容。 由于标准平衡常数与数值上联系，所以有了值，就可以计算的值定义了标准摩尔生成Gibbs自由能，就可以很方便地值，来计算反应的，从而可以求出标准平衡常数。 为什么说与仅是数值上联系呢？因为它们处于不同的状态，处于标准态，而处于平衡态，它们之间的关系可以这样来理解。根据公式： 在等温、等压不非膨胀功时，化学反应达到平衡，，才得到 所以，是处于平衡状态时的压力商，而它又与标准化学势有关，故称为标准平衡常数，它始终与化学平衡状态相连。而，是处于标准态时化学势的代数和，故称为反应的标准摩尔Gibbs自由能变化值，它是处于标准状态下的物理量只有在化学反应达到平衡时，才与系。如果把看作是平衡状态下的物理量，它永远等于零；如果把看作是标准状态下的平衡常数，那它就永远等于1，显然这些结论是荒谬的。一样，因为用到了化学反应进度的概念，所以与方程式的计量系数是有关系的。方程式的计量系数成倍数的关系，则的值也呈倍数的关系，而则成指数的关系。所以在计算时，一定要与化学计量方程对应。 温度是影响化学平衡的最主要的因素，温度会改变平衡常数的数值。根据van’t Hoff 公式，对于吸热反应，升高温度，使平衡常数值增大。反之，对于放热反应，降低温度，使平衡常数值增大。van’t Hoff 定积分公式压力不影响平衡常数的数值，而只可能影响有气体参与反应的平衡组成，或通常说的会影响的数值。对于反应前后气体分子数不变的反应，或受压力影响较小的凝聚相反应，压力对几乎没有影响。只有气体分子数改变的反应，压力才会平衡的组成，增加压力对气体分子数减少的反应有利，反之，降低压力对气体分子数增加的反应有利，使产物的比例提高。 把不参与反应的气体称为惰性气体，惰性气体对平衡的影响与压力相似，只有气体分子数改变的反应惰性气体会影响平衡的组成。加入惰性气体降低压稀释作用，对气体分子数增加的反应有利对气体分子数的反应惰性气体惰性气体．思考题参考答案 1反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？ 答：到达平衡时，宏观上反应物和生成物的量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆的速率恰好相等，使反应物和生成物的量不再随时间而改变2．为什么化学反应通常不能进行到底？ 答： 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Gibbs自由能的缘故Gibbs自由能混合Gibbs自由能Gibbs自由能’t Hoff平衡箱中进行，反应物与生成物的压力都保持不变，反应物与生成物也不发生混合，反应物反应掉一个分子，向平衡箱中补充一个分子。生成一个生成物分子，则从平衡箱中移走一个分子，这样才能使反应进行完全。 3什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征? 答：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。凝聚相只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。 4什么是解离压？ 答：某体物质发生解离反应，气体压力固体解离压如果产生的气体不止一种，所有气体压力的总和称为固体解离压显然在定温下有定值。 5什么是标准摩尔生成Gibbs自由能？ 答：因为Gibbs自由能的绝对值不知道，所以只能用相对，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Gibbs自由能看作零，在标准压力下，由稳定单质生成的物