中科大硅酸盐物理化学课件第2章 化学平衡

第二章化学平衡主讲人:冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度一、反应进度中物质B的化学计量数，反应物的化学计量数为负值，参加反应的任意物质用B来表示，

产物的化学计量数为正值，那么一般化学反应可表示为是化学反应方程式冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度定义对化学反应

对有限量的变化则有：式子中的称为化学反应的反应进度，单位为mol在使用反应进度时，必须指明化学计量数冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度二、化学反应的平衡条件1、物系的吉布斯自由能：若反应是在恒温恒压且物系不做非体积功的条件下进行，则上式变为：所以：记：称为反应的摩尔吉布斯自由能变冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度2、将反应的摩尔吉布斯自由能变与吉布斯自由能判据相结合，可得：<0反应正向自动进行＝0反应达到平衡状态>0反应逆向自动进行上式为在任意指定得物系状态及恒温恒压物系不做非体积功得条件下，化学反应得方向与限度的判据冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度3、化学反应的条件为：即有：当化学反应中产物的化学势的总和等于反应物化学势总和时，化学反应处于平衡状态冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度三、化学反应的标准平衡常数假设有以理想气体的化学反应达到平衡，则称为反应的标准摩尔吉布斯自由能变令：冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度令：称为标准平衡常数所以：故：冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度说明：b、对各物质标准态已选定的情况，分压的相对值a、对理想气体反应，它表示反应达到平衡时各物质平衡的次幂的连乘积和都是温度的函数，与其它条件无关c、是反应限度的标志，其值越大，则平衡混合物中产物的组成越大冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度四、化学反应的等温方程1、对上述理想气体的反应是在恒温下进行，反应，则反应物系的吉布斯自由能变为又非平衡态，物系中各物质的化学势表示为：冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度令：则：所以：以上两式均为化学反应的等温方程式冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度2、判断恒温恒压且物系不做非体积功的条件下，任意化学反应的方向和限度反应正向自动进行，则反应达到平衡状态，则反应逆向自动进行，则冶金学院硅酸盐教研室第二节标准平衡常数及平衡组成计算一、理想气体反应平衡常数的其它表示物中，任一组分B的分压为pB，则有：

1、对理想气体反应，设达到平衡时，在理想气体混合

为体积摩尔浓度定义浓度平衡常数为则有：因此：冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度2、定义摩尔分数平衡常数因为理想气体其中xB为摩尔分数，p为总压故：是指温度T和总压p的函数冶金学院硅酸盐教研室第一节化学反应的方向和限度3、定义压力平衡常数Kp为表示任一理想气体B的平衡分压则：冶金学院硅酸盐教研室第二节标准平衡常数及平衡组成计算二、多相化学平衡例如：下列反应

是一个多相反应，其中包含两个不同的纯固体和一个纯气体适用于任何化学平衡，则上述反应达平衡时：1）冶金学院硅酸盐教研室第二节标准平衡常数及平衡组成计算因为对固体（或液体）所选取的标准态为温度T时标准压力下的纯固体（或纯液体），即：而，对于气体又有：将上述三个式子代入1）式中，可得：冶金学院硅酸盐教研室第二节标准平衡常数及平衡组成计算所以说明：对多相反应，平衡常数得表示式中，只含有各气体得分压力，而与其它数量无关冶金学院硅酸盐教研室第二节标准平衡常数及平衡组成计算三、平衡组成的计算1、

2、

说明：在没有副反应的情况下，平衡转化率与平衡产率相等冶金学院硅酸盐教研室第三节化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变在指定温度下，有标准态的稳定单质生成1mol标准规定

称为在此温度下该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能用表示状态下指定相态的某物质时，反应的吉布斯自由能变注：稳定单质的标准摩尔生成吉布斯自由能变为零冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素一、温度对化学平衡的影响1、

分析：称为化学反应的等压方程对于放热反应，则即升高温度，则减小，也就是平衡向逆方向移动或者说，升高温度平衡向吸热方向移动反之，降低温度平衡向放热方向移动冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素等压方程式积分：即2、

根据等压方程，可以定量地计算出不同温度下的a、按常数处理皆可按常数处理据，若或温度变化范围不大时，冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素若取不定积分，得：以为纵坐标，以为横坐标，作一直线，斜率为，即可求出冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素随T变化b、由可得：式中可视为积分常数，将某一温度下的代入上式，即可求出代入等压方程并积分得：冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素I为积分常数冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素二、压力对化学平衡的影响为一常数若反应温度一定，式中的1、判据2、讨论a、当若总压力p增加，因不变，故减小则平衡向产物减小的方向移动，即向着逆反应方向移动转化率降低冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素b、当若总压力p增加，因不变，故增加则平衡向产物增加的方向移动，即向着正反应方向移动转化率增加则，平衡与总压力p无关，c、当即总压力改变不会引起化学平衡的移动冶金学院硅酸盐教研室第四节影响化学平衡的因素三、惰性组分对化学平衡的影响对理想气体反应1、判据