课件上第五章

第五章化学平衡化学平衡—当化学反应达到极限，宏观上长时间没有发生净变化（系统中反应物和产物的种类和数量上不随时间改变），系统即处于化学平衡状态。研究内容—研究的出发点—5.1引言化学平衡时f（T，p，yi

orxi）＝0化学平衡的特征—Kp、Kc、Kx、Kf、Ka

～f（T，标准状态选择，反应特性）一个重要的公式

—()T,xj

内容框架：定义导出Kp、Kc、Kx、Kf、Ka及温度影响的规律用等温方程讨论反应的方向和限度用热性质数据理论计算标准平衡常数同时平衡作业：习题1、2、3、5、7、8；9、10、11、12、13Ⅰ.各类平衡常数及其应用

5.2标准平衡常数对于任意化学反应

当达到化学平衡时：化学平衡的特征—Kp、Kc、Kx、Kf、Ka例：对于ig气相化学反应

1、标准平衡常数

★标准化学势：是处于热力学标准状态下组分B的化学势。非，因气、液、固、溶剂、溶质的标准状态选择不同，故不同类型反应的有不同内涵。2、标准摩尔反应吉氏函数

★

在式中，是化学反应达到平衡时的摩尔吉氏函数的变化值。判断对错：答：错摩尔反应吉布斯函数标准摩尔反应吉布斯函数3、的量值与计量方程的关系

如果一个反应的计量方程是其它几个反应的计量方程之和。

写出一个化学反应的量值时，必须明确地指明其计量方程。5-3气相化学反应的平衡常数

一、理想气体化学反应

★决定于反应本性、T及的选取。★

，决定于反应本性和温度，与总压及各物质的平衡组成无关，不受选取的影响。以分压表示的平衡常数单位★理想气体化学反应

或

反应CO2+H2=CO+H2O的平衡常数（986℃，101.325kPa）

以浓度表示的平衡常数单位

理想气体化学反应

，决定于反应本性和温度，与总压及各物质的平衡组成无关，不受选取的影响。★二、实际气体化学反应

标准摩尔反应吉氏函数

，决定于反应本性和温度，与总压及各物质的平衡组成无关，不受选取的影响。以逸度表示的平衡常数

单位

★或

★决定于反应本性、温度、压力和平衡组成。逸度因子比温度一定时，Kp不是严格的常数。低压即时，此时，Kp才是只决定于反应本性和温度的常数。而Kf

与压力无关，低压和高压时的Kf相等。答：对。5.4凝聚相化学反应的平衡常数按惯例Ⅰ：1、液态或固态混合物中的化学反应，为导出的需要，换一种方法表示惯例Ⅰ：以系统温度、压力下的纯组分液体或固体作为参考状态。热力学标准状态液体和固体—系统温度、压力为下的液态和固态纯物质。di

=Vi

dp当压力不太高时，1、液态或固态混合物中的化学反应()T,xj当压力不太高时，标准平衡常数★（压力不太高时）以活度表示的平衡常数的量纲为1。，★以摩尔分数表示的平衡常数活度因子比的量纲为1。决定于反应本性、温度和平衡组成。2.溶液中的化学反应(1)对于溶剂A，标准化学势仍为，是按惯例Ⅰ的活度。(2)对于溶质B，标准化学势是或，或是溶质B按惯例Ⅳ或惯例Ⅲ的活度。压力不太高时，，。(3)除了和外，类似于，可定义或。热力学标准状态液体和固体—压力为下的液态和固态纯物质。溶液中的溶质—压力为下浓度为或的理想稀溶液中的溶质。惯例Ⅲ：以系统温度、压力下的理想稀溶液中的溶质作为参考状态。惯例Ⅳ：以系统温度、压力下的理想稀溶液中的溶质作为参考状态。惯例Ⅰ：以系统温度、压力下的纯组分液体或固体作为参考状态。参考状态5.5多相反应的平衡常数纯液体或纯固体各为一个相

E为纯液体或纯固体，D、…、G、R、…存在于气相中。气相组分的化学势

纯液体或纯固体E的化学势

如果压力不太高，则

平衡时

只含气体组分的逸度。

如果压力不太高

的量纲为1，其量值决定于反应本性、温度以及的选取。(2)按在气相或纯液相、固相分别为或。

标准平衡常数标准摩尔反应吉布斯函数以逸度表示的平衡常数系统压力不太高（中不包括纯液体或纯固体组分的逸度。）★

如果气相为理想气体，是常数，决定于反应本性和温度，与压力以及各物质的平衡组成无关。以压力表示的平衡常数（Kp中只计气相组分的分压。）Kp不是严格的常数。★多相反应中，如果气相为理想气体★气相反应实际气体理想气体多相反应实际气体理想气体液态或固态混合物中的反应实际混合物理想混合物

试写出、、、、、的定义式。对实际气体反应，在、、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？

试写出、、、、、的定义式。对实际气体反应，在、、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？实际气体反应：——仅是温度的函数——仅是温度的函数——温度、压力及组成的函数

试写出、、、、、的定义式。对实际气体反应，在、、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？理想气体反应：——仅是温度的函数

试写出、、、、、的定义式。对实际气体反应，在、、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？液态或固态混合物中的反应：——仅是温度的函数——温度、压力的函数——温度、压力及组成的函数

试写出、、、、、的定义式。对实际气体反应，在、、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在、中,哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？理想混合物中的反应：——仅是温度的函数——温度、压力的函数——温度、压力的函数平衡组成的计算影响平衡移动的因素判断反应进行的方向---等温方程化学平衡研究的任务：平衡常数的应用---气相反应

★数量比

是B物质平衡时的物质的量，则为各种气体的总量，其中还包括所有不参加反应的惰性气体，它们在反应的计量方程中的化学计量数为零，因而对无贡献。1、计算理论转化率

★其中为强度性质，为计算方便，基准物质i的物质的量最好取ni=1mol。

转化率是原料中某一物质反应后转化了的分数。如果没有副反应，全部转化为所需的产物，转化率就等于产率。平衡时的最大转化率称为理论转化率或平衡转化率，用

表示。或解：或或解：2、反应条件对平衡的影响

（1）总压的影响

（2）惰性气体的影响

（3）配料比的影响

按反应方程式的计量系数比配料，转化率高，对反应有利。

LeChatelier原理

温度、压力、惰性气体和浓度对化学平衡的影响方式不同，但可以归纳成同一个原理，这就是以法国化学家名字吕·查德里（LeChatelier）命名的吕·查德里原理。

如果对化学平衡系统进行干扰，条件发生变更，平衡便会向削弱或解除这种干扰或变更的方向移动。

◆

升高温度有利于平衡向吸热的方向移动；

◆

升高压力有利于平衡向气体分子数减少的方向移动；

◆

惰性气体的加入有利于平衡向气体分子数多的方向移动。

解：(1)方法一或方法二(3)多相反应---纯固体物质的分解压力与分解温度

分解压力：恒温下达分解平衡时气相压力★分解温度：纯固体物质分解时，分解压力为101.325kPa时的温度。

分解压力就是一种平衡常数，决定于反应温度。求分解压力和分解温度的问题就是求平衡常数的问题。★5.6化学反应的方向和限度，等温方程一、化学反应的方向和限度

<0正向

=0平衡

>0逆向

化学反应的可逆性判据

摩尔反应吉氏函数

亲和势

二、亲和势和摩尔反应吉氏函数三、化学反应的等温方程

★气相化学反应

理想气体化学反应的等温方程逸度比

等温方程其中

已知气相反应的问该气相反应的等式是否成立？等式成立。★有纯液体或纯固体参加的多相化学反应

★液态或固态混合物中的化学反应

液态或固态理想混合物活度比

等温方程的普遍式★解：(1)(2)不变5.7同时平衡1.独立反应2.同时平衡

存在于反应系统中的各个化学反应都同时达到平衡。这时任一种物质的平衡浓度或分压、活度或逸度，必须同时满足每一个化学平衡常数。如果一个反应的产物适为另一个反应的反应物，常称这两个或几个反应是耦合的反应。独立反应数当系统中同时存在两种以上化学反应时,不能用线性组合的方法由其它反应导出的化学反应数；可由系统中所含物质的种数减去所涉及元素的种数而得到。5.8温度对平衡常数的影响

一、范特霍夫方程—温度对标准平衡常数的影响★随温度升高而增大随温度升高而减小与温度无关二、温度对气相反应Kf、Kp

和Kc的影响

理想气体化学反应：

理想气体化学反应三、压力对平衡常数的影响（理想混合物）（实际混合物）（有纯液体或纯固体参加的多相化学反应）压力对没影响解:(1)解:(2)(1)(2)讨论：下列两式形式相似的实质是什么？

将相变化视为化学反应，纯组分的相变化（如蒸发，由L→V），可视为多相化学反应，有纯液体参加，，例：某气相反应在一带有活塞的汽缸中进行。当温度恒定时，发现随着外压的升高，平衡转化率增大；当外压恒定时，发现随着温度的升高，平衡转化率减小。问该反应的特征是什么。1.吸热反应，2.吸热反应，3.放热反应，4.放热反应，解：④

5.9

由热性质数据计算平衡常数

★

产物T2（无相变化）反应物