物理化学课件04章_化学平衡.ppt

物理化学电子教案—第4章 4 化学平衡 4.1 化学平衡的条件 4.2 化学反应等温式和化学反应的方向性 4.3 化学反应等压方程式 4.4 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 4.5 各种因素对化学平衡移动的影响 学习要求 掌握标准平衡常数的定义 重点掌握化学反应等温方程，利用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法； 掌握各种反应体系标准平衡常数和其他经验平衡常数的表达式及相互间变换。 重点掌握温度对平衡常数的影响-化学反应等压方程的定积分式、微分式; 压力、惰性气体对气相反应平衡移动的影响和组成变化的计算。 4.1 化学平衡的条件 化学反应体系 热力学基本方程 热力学基本方程 化学反应的方向与限度 化学反应的方向与限度 化学反应的方向与限度 化学反应亲和势（affinity of chemical reaction） 4．2 化学反应的等温方程式和化学反应的方向性 1.理气化学反应的标准平衡常数 设在恒温恒压下，如下理想气体化学反应 达到了平衡，即 aA+bB=lL+mM 平衡时各组分分压 PA PB PL PM 根据化学平衡条件 1.理气化学反应的标准平衡常数 理想气体混合物中某组分的化学势为 1.理气化学反应的标准平衡常数 整理得： 1.理气化学反应的标准平衡常数 等式右边项只与温度有关，温度一定，该项为定值，所以左边也只与温度有关，温度一定时为定值，令 1.理气化学反应的标准平衡常数 1.理气化学反应的标准平衡常数 注意：1.标准平衡常数只与温度有关，与反应平衡系统的总压力及组成无关。 2.同一化学反应反程式写法不同，其标准平衡常数不同。 2.化学反应的等温方程 设在恒温恒压下，如下理想气体化学反应 达到某一时刻时 aA + bB = lL+ mM 各组分分压 PA P B P L P M 2.化学反应的等温方程 2.化学反应的等温方程 4.2.2标准生成吉布斯自由能 标准反应吉布斯自由能的变化值 标准反应吉布斯自由能的变化值 标准反应吉布斯自由能的变化值 例题 例4.1.1 理想气体的化学反应2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g),在1000K时=3.45.试判断SO2、O2和SO3的分压分别为2.03×104Pa、1.01×104Pa和1.01×105Pa的混合气体中，反应自发进行的方向。若SO2、O2的分压不变，为使反应正向自发进行，SO3的分压最大不得超过多少？ 例题 解：由理想气体等压方程式可以判断反应自发进行的方向。 QP= = =245.09 QP＞ ,所以反应逆方向自发进行。 若SO2、O2的分压保持不变，为使反应正向自发进行，改变SO3的分压使QP 。 例题 即 ＜3.45 解得， ＜1.19×104Pa，即SO3的分 压最大不得超过1.19×104Pa。 4.2.3.标准反应吉布斯自由能的变化值计算 由标准摩尔生成吉布斯自由能计算 由测定出的平衡常数来计算 由△G= △H-T △S来计算 △G=-nFE来计算 标准摩尔生成吉布斯自由能 离子的标准摩尔生成吉布斯自由能 数值的用处 例题 P92例题2 P92例题3 P92例题4 4.3范特霍夫方程----等压方程 2.3范特霍夫方程----等压方程的应用 例题 P94例题5 P94例题6 4.4 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 平衡常数的测定 平衡转化率的计算 各种因素对化学平衡移动的影响 1. 温度的影响 2. 压力的影响 3. 惰性组分的影响 4. 反应物的摩尔比对平衡转化率的影响 惰性组分对产率的影响（讨论） 例1 乙苯脱氢制备苯乙烯的反应 C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) ??B ? 0 ，惰性组分增大，对反应有利。生产上为提高转化率，向反应系统通入大量的惰性组分水蒸气。 例题 例题 例题 例题 例题 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1 mol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298.15 K时的值有表可查。