第三章 化学热力学基础及化学平衡.ppt

3.3.3 吉布斯自由能（G） 1、定义：G=H —TS（状态函数） 等T.p的可逆过程： 应用于化学反应 热力学标准状态下进行 2. 标准摩尔生成吉布斯自由能 1. 由Hess定律计算 需要同样反应温度下的反应 3.由吉布斯—亥姆霍兹公式计算 可以计算任何温度下的反应的吉布斯自由能 4. 转变温度 化学平衡：当可逆反应的正、逆反应速率相等时，反应体 系所处的状态。（动态平衡） 3.4 化学反应的限度---化学平衡 3.4.1 化学平衡 v正由大到小，v逆由0到大，一定时间后v正＝v逆，系统中各种物质的浓度不再发生变化，建立了一种动态平衡，称做化学平衡。当反应速率相等时，浓度不再变化，反应仍在进行，化学平衡是一种动态平衡。 可逆反应定义：在同一条件下既能正向进行又能逆向进 行的反应. 化学平衡： 3.4.2 标准平衡常数 1.标准平衡常数表达式 标准平衡常数的意义： ① 只是热力学温度的函数，与浓度或分压变化无关 ②平衡常数是可逆反应完全程度的量度，对同类型的化学反应， 越大，化学反应进行的程度越大。 2. 书写规则 强调第三点 3.多重平衡规则 3.4.3 化学反应等温方程式 1. 化学反应等温方程式 Q为反应商 Q与K的表达式一样，但意义完全不同 化学平衡时 2. 利用化学反应等温式判断反应方向 2．应用等温方程式的注意事项 1）Q与K形式相同，意义不同，Q是非平衡态下的浓度商，K为平衡态下的，可以说K是千千万万个Q中的一个，K是Q的特例。 2）ΔrGm、ΔrGmθ 、Kθ 的温度T要相同，而且要用K不能用℃，各能量单位要统一 3.4.4 化学平衡的移动 由于外界条件变化，而使可逆反应从一种平衡向另一种平衡状态转化的过程叫化学平衡的移动。 1、浓度或分压对平衡移动的影响： 平衡转化率：化学平衡时，反应物转化为生成 物的百分数 标准平衡常数不仅是反应限度的标志，而且其值的大小也表达了反应可进行的程度。一般情况下，标准平衡常数值越大，反应可进行的程度越大，反应越彻底，越完全。 转化率也是用来表达反应程度的，标准平衡常数越大，反应物的转化率也越大。当温度一定时，转化率随浓度的变化而变化，而此温度下的标准平衡常数却是唯一的。 无机及分析化学 湖南农业大学应用化学系 第三章 化学热力学基础及化学平衡 第三章 化学热力学基础及化学平衡 热力学:定量研究能量相互转化所遵循规律的学科，其 中心内容是热力学第一定律和第二定律 化学热力学：把热力学基本原理用于研究化学现象以及与化 学有关的物理现象，主要解决3个问题： ⑴ 反应过程中是否伴随能量的变化？ 能量关系问题； ⑵ 在一定条件下，反应能否发生？ 过程方向性问题； ⑶ 如果反应能够发生，其程度如何？ 化学平衡问题。 3.1.1 系统与环境 系统：我们所研究的对象。 环境：系统以外并与系统相联系的物质部分。 按照系统和环境之间物质和能量的交换关系,系统可 分为：敞开系统、封闭系统、隔离系统。 3.1 基本概念 系统和环境是相互依存、相互制约的。 如研究BaCl2和Na2SO4在水溶液中的反应,含有这两种 物质及其反应产物的水溶液就是系统,溶液之外的烧杯 和周围的空气等就是环境。 敞开系统: 体系与环境之间既有能量交换又有物质交换 敞口烧杯装水 体系：水 体系 环境 能量 物质 (2) 封闭体系:体系和环境之间无物质交换，只有能量交换。 密闭容器装水 体系：水+水蒸气 体系 环境 能量 (3)孤立体系:体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换。 孤立体系也称为隔离体系。 绝热装置盛水 体系：水+水蒸气 +绝热装置 3.1.2 状态和状态函数 宏观性质: 压力、体积、温度、质量、密度、粘度、导热系数、物质的量、组成等一系列物理及物理化学性质。这些性质也称为系统的热力学性质。 当系统的所有性质都具有一定数值且不随时间而变化时，系统就处于某一宏观的热力学状态，简称为状态。 状态是系统所有宏观性质的综合表现 1、状态： 2、状态函数： （1）用来确定系统热力学状态的宏观性质。如压强、体积、温度等等 pV=nRT （2）状态函数的特征： 状态一定值一定 殊途