物理化学电子教案—第六章.ppt

第六章 化学平衡（ Chemical Equilibrium ） 万物负阴而抱阳冲气以为和。 天之道损有余而补不足。 ——老子“ 道德经 ” 第六章 化学平衡 研究化学反应主要包括两方面的问题: 化学反应的方向和限度; 化学反应进行的快慢,即反应的速率. 本章着重研究化学反应的方向和限度. 任何化学反应都有正反两个方向，从微观上看,这两个方向总是同时进行的，但化学反应达平衡时，宏观上反应不再进行，微观上反应仍在进行，只是正反两方向反应的速率相等。 第六章 化学平衡 化学反应平衡是一种动态的平衡。微观上,体系的正、反两方向的反应并没有停止,只是两者速率相等而已。 平衡是相对的,不是绝对的。一旦环境条件,如温度、压力等发生变化,反应体系的平衡就可能被打破,反应会向某一方向进行,直至达到新的平衡为止。 由热力学的基本原理,可以确定化学反应进行的方向和限度。只要弄清了反应体系的条件,即可由热力学公式求出反应达平衡的状态,并可求出平衡时,各组分的数量之间的关系。 对反应可能性的判断,对新反应,新工艺的研究和设计具有特别重要的意义.可以避免人们徒劳地从事某些实际上不可能发生的反应即过程。 第六章 化学平衡 §6.1 化学反应的平衡条件—— 反应进度和化学反应的亲和势 化学反应的平衡条件和反应进度 的关系 化学反应的平衡条件和反应进度 的关系 化学反应的平衡条件和反应进度 的关系 判断化学反应的方向与限度 判断化学反应的方向与限度 判断化学反应的方向与限度 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 化学反应的亲和势 化学反应的亲和势 §6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 热力学平衡常数 用化学反应等温式判断反应方向 溶液中反应的平衡常数 溶液中反应的平衡常数 溶液中反应的平衡常数 溶液中反应的平衡常数 §6.3 平衡常数的表示式 平衡常数与化学方程式的关系 §6.4 复相化学平衡 §6.5 标准摩尔生成Gibbs自由能 标准摩尔生成Gibbs自由能 离子的标准摩尔生成Gibbs自由能 数值的用处 数值的用处 Ellingham 图 Ellingham 图 §6.6 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 压力对化学平衡的影响 压力对化学平衡的影响 压力对化学平衡的影响 惰性气体对化学平衡的影响 § 6.7 同时化学平衡 §6.8 反应的耦合 耦合反应的用途： §6.9 近似计算 转折温度 对理想气体 与压力有关 气体分子数减少，加压，有利于反应正向进行 气体分子数增加，加压，不利于反应正向进行 增加压力，反应向体积缩小的方向进行 对凝聚相反应，设各物处于纯态 反应后系统的体积增加 在压力不太大时，因凝聚相的 值不大，压力影响可以忽略不计。 增加压力 下降，对正反应不利 反应后系统的体积变小 增加压力 上升，对正反应有利 惰性气体不影响平衡常数值，当 不等于零时，加入惰性气体会影响平衡组成。 惰性气体的影响取决于 的值 增加惰性气体， 值增加，括号项下降 因为 为定值，则 项应增加，产物的含量会增加 对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使反应物转化率提高，使产物的含量增加。 反之，对于分子数减少的反应，加入惰性气体，会使反应向左移动 在一个反应系统中，如果同时发生几个反应，当到达平衡态时，这种情况称为同时平衡。 在处理同时平衡的问题时，要考虑每个物质的数量在各个反应中的变化，并在各个平衡方程式中同一物质的数量应保持一致。 例1： 已知在该温度下， 600 K时， 与 发生反应 同时存在如下两个平衡： 生成 后，继而又分解为 求 的平衡转化率 今以计量系数比的 和 开始 解：设开始时 和 的量各为1.0，到达平衡时，HCl 的转化分数为 x，生成 的转化分数为y，则在平衡时各物的量为： 因为两个反应的 都等于零，所以 将两个方程联立，解得 的转化率为0.048 生成 的产率各不相同 耦合反应（coupling reaction） 设系统中发生两个化学反应，若一个反应的