04章化学平衡单击此处编辑母版标题

1、上一内容下一内容回主目录O返回物理化学电子教案第四章上一内容下一内容回主目录O返回4.1 化学反应的方向和限度（1）化学反应的限度（2）反应系统的Gibbs自由能（3）化学反应的平衡常数和等温方程上一内容下一内容回主目录O返回（1）化学反应的限度单向反应：逆向反应的程度非常小。2H2+O2 2H2O大部分化学反应是对峙反应 特点：反应进行到一定时间会达到平衡状态，即反应混合物的组成不随时间而改变，这就是化学反应的限度。 化学平衡是动态平衡，宏观上反应好像停止，实际是正向和逆向的反应速率相等。22HI2HI高温2222HO2H O上一内容下一内容回主目录O返回（2）反应系统的Gibbs自由能AB

2、G01e反应系统G变化示意图 A B0 1 mol 0 mol1 0 mol 1 mol1 (1) mol mol 上一内容下一内容回主目录O返回（2）反应系统的Gibbs自由能AABB A B 0 1 mol 0 mol 1 0 mol 1 mol 1 (1) GnGn ABABmol mol (1)Gnn 若A、B不混合AABBiiGnnn上一内容下一内容回主目录O返回（2）反应系统的Gibbs自由能mixAABBmixlnln1ln 1ln11,10GRT nxnxRTGmixGGGG实际因此在实际反应过程中，G 图出现最低点。该最低点即为总Gibbs自由能最低，也就是反应系统的平衡态。

3、上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程等温等压下：GGHHAABBGHABdddddddiiGng nh na nb nghabn反应达到平衡时：dG0，所以：GHAB0ghabGHABghabABGHabgh化学反应：A、B、G、H为理想气体上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程理想气体的化学势为：lniiiRTppGGHHAABB lnlnlnlngRTpphRTppaRTppbRTpp移项重新组合： GHABGHAB ln1ghabppppppppghabRT 上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程 GHABg

4、habppppKpppp标准平衡常数 注意：等温等压下，A、B、G、H在平衡时的分压可能由于起始组成的不同而有不同的数值，但它们上面的比例关系必然为一定值（即平衡常数）。GHABGrmHAB ln RTKghabGGGGG 上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程rmG 是产物和反应物标准态Gibbs自由能之差值，所以称为：反应的标准Gibbs自由能变化。 若A、B、G、H的分压 是非平衡态时的分压，则反应进行时：ABGHpppp、和 rmGHAGHBGHABABlnghabGghabghappppppbppRTrmGpQ上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平

5、衡常数和等温方程rmrmlnpGGRTQ rmlnlnpRTGKRTQ范霍夫等温方程pi 代表平衡时的分压；pi代表任意反应状态的分压。 是标准平衡常数； 为分压比。KpQ对于任意反应，用活度i代替pi，得到统一的等温方程：rmrmlnGGRTQ 上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程 GHABghabK GHABghabQ活度商上一内容下一内容回主目录O返回（3）化学反应的平衡常数和等温方程 反应物的状态气体溶液理想气体实际气体理想溶液实际溶液活度ixcmxcmippifpxiccimm, i mimm, i cicc, i xix上一内容下一内容回主目录O返回（3

6、）化学反应的平衡常数和等温方程rmlnlnRTGKRTQrm0QGK当时，反应正向自发进行；rm0QGK当时，反应逆向自发进行；rm0QGK当时，反应达到平衡状态。上一内容下一内容回主目录O返回4.1 化学反应的方向和限度例题1. 在2000K时，反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的标准平衡常数 =1.55107。(假设气体均为理想气体)。K（1）计算H2(g)和O2(g)分压各为1.00104Pa，水蒸气分压为1.00105Pa的混合气中进行上述反应的rGm，判断反应方向。（2）当H2和O2的分压仍为1.00104Pa，欲使反应不能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？上一内容

7、下一内容回主目录O返回4.1 化学反应的方向和限度1. 解：（1）反应系统的分压比为： 22222222H OH O22HOHO1013.25pppppQpppppprm51lnln ln1.6 10 J molpGRTKRTQRTQK rGm 0（反应后分子数目增加），增加系统的总压力（p ）， ，Kx ，平衡向产物减少方向进行。p p2.若 0， n总 ，Kn ，产物的摩尔数增加，反应物的摩尔数减少。3.若 0， n总 ，Kn ，产物的摩尔数 减少，反应物的摩尔数增加。上一内容下一内容回主目录O返回4.7 其它因素对化学平衡的影响例题8. 工业上用乙苯脱氢制苯乙烯：65236522C H

8、CH CH (g)C H CHCH (g)+H (g)已知900K时， K = 1.49。求算在该温度及p时乙苯的平衡转化率；若用水蒸气与乙苯的摩尔数之比等于10的原料气，转化率又为多少？ 8. 解：平衡转化率 = 平衡时反应消耗原料量反应开始投入原料总量100上一内容下一内容回主目录O返回4.7 其它因素对化学平衡的影响65236522C H CH CH (g)C H CHCH (g)+H (g)取1 mol乙苯作为系统，设平衡转化率为y，平衡时系统组成为：1- yyyH2O(g)n平衡时 n总 = (1 - y) + y + y + n = 1 + y + n xKKp p xppKKixiKx上一内容下一内容回主目录O