WH5 化学平衡.ppt

1、物理化学电子教学案第5章，第5章化学平衡，7.1化学反应的等温方程式，7.2化学反应的平衡常数与等温方程式，7.3平衡常数与化学方程式的关系，7.4复相化学平衡，7.5平衡常数的测定与平衡转化率的补正算，7.6标准生成吉布斯自由能，7.8温度， 压力和惰性瓦斯气体对化学平衡的影响7.9云同步平衡，7.10反应的结合，7.11近似改正，7.7分配函数改正和平衡常数，5.1化学反应的等温方程式，化学反应体系，热力学基本方程，化学反应的方向和界限，为什么化学反应通常不进行到最后，化学反应亲和势，化学反应体系， 化学反应体系：化学反应体系发生一个化学反应，各物质的变化量必须满足：根据反应进度的定义，可

2、以得到：热力学基本方程，等温，等压条件下，当时：热力学基本方程，这些个两个式的适用条件：(1)等温。 (2)在反应过程中，各物质的化学势不变。 式(a )表示有限系统发生微小变化，式(b )表示在很多系统发生了反应进度等于1 mol的变化。 此时各物质的浓度几乎不变化，化学势也不变化。 化学反应的方向和极限在判断上是等效的。 反应自发地向右进行，反应自发地向左进行，不能自发地向右进行，反应达到平衡、化学反应的方向和界限，这相当于图的曲线斜率，是微小的变化，所以反应的进行情况在01 mol之间。 反应自发地向右前进，反应自发地向左前进，反应达到平衡，反应达到平衡，化学反应的方向和界限，严格来说，

3、为什么化学反应通常不进行到最后，反应物和生成物处于同一体系的反应是可逆的，不能进行到最后。 只有逆反应与正反应相比小到可以忽略的程度的反应，大致上可以推进到最后。 这主要是因为混合石膏自由能的存在。 为什么化学反应通常不会进行到最后？ 以反应为例，反应过程中吉布斯自由能的反应过程的变化如图所示。r点、d和e混合时的吉布斯自由能之和、p点、d和e混合时的吉布斯自由能之和、t点、反应达到平衡时，所有物质的吉布斯自由能之和、包括混合吉布斯自由能在内的s点、纯生成物f的吉布斯自由能。 为什么化学反应通常不会进行到最后？ 为什么化学反应通常不会进行到最后？ 反应要进行到最后，必须在vant Hoff平衡

4、罐中进行，防止反应物之间和反应物与生成物之间的任何形式的混合，使反应从r点直接到达s点。 为什么化学反应通常不会进行到最后？化学反应亲和势(affinity of chemical reaction )、1922年比利时热力学专门人才德唐德(De donder )首先引入了化学反应亲和势的概念。 他将化学亲和势a定义为：或者a是状态函数，是体系的强度性质。 用a判断化学反应的方向有“势”的性质。 即，A0反应正向进行，A0反应反向进行，A=0反应达到平衡，以5.2化学反应的标准平衡常数、任意瓦斯气体b化学势的式、化学反应等温方程式、热力学平衡常数、化学反应等温式判断反应方向，任意瓦斯气体b的化

5、学势的表现式：被称为化学反应标准摩尔Gibbs自由能变化值，仅是温度的函数化学反应等温方程式有任意反应，这是化学反应等温方程式。 叫“逸度商”，可以从各物质的逸度求出。 值可以用各种方法进行修正，是得到的值。 当体系达到平衡时，热力学平衡常数被称为热力学平衡常数，只是温度的函数。 数值平衡的“逸度商”，维为1的量，单位为1。因为这与标准化学势有关，所以也被称为标准平衡常数。 以化学反应等温式判断反应方向，化学反应等温式是相对于理想的瓦斯气体，反应是向右自发进行，反应是向左自发进行，反应达到平衡，平衡常数测定和平衡转化率校正、平衡常数测定、平衡转化率校正、平衡常数测定，(1)物理方法是直接测定和

6、浓度或压力是直线性的这种方法(2)化学方法用急冷、去除催化剂或稀释等方法停止反应，用化学分析的方法求出平衡的组成。 修正标准生成吉布斯自由能、标准反应吉布斯自由能的变化值、标准摩尔生成吉布斯自由能、络离子的标准摩尔生成吉布斯自由能、数值的用途、标准反应吉布斯自由能的变化值、1 .热力学平衡常数，在温度t下，反应物和生成物均处于标准状况时， 反应进行度为1 mol的化学反应吉布斯自由能的变化值，的用途：标准反应吉布斯自由能的变化值，(1) - (2)为(3)，2 .校正计算实验中难以测定的平衡常数，例如求出的平衡常数，标准反应吉布斯自由能的变化值，用3近似估计反应的可能性，反应然而，如果差的绝对

7、值大，则基本上已经确定的值，因此差可以用于近似地估计反应的可能性。 标准摩尔生成的吉布斯自由能由于吉布斯自由能的绝对值未知，因此在标准压力下稳定的单体(包括纯理想瓦斯气体、纯固体或液体)的生成吉布斯自由能只能视为零(化合物、物质状态、温度)，络离子的标准摩尔生成吉布斯自由能有络离子参与的反应，主要是电解质溶液。 溶质浓度主要由质量摩尔浓度表示，标准状况是具有稀溶液性质的虚拟状态，此时规定的相对标准是平衡转化率的补正，平衡转化率也称为理论转化率，是达到平衡后反应物转化为生成物的百分率。 工业生产中所说的转化率是指反应结束时反应物转化为生成物的百分率，由于此时反应未必达到平衡，所以实际的转化率大多

8、比平衡转化率小。平衡常数与化学方程式的关系、平衡常数与化学方程式的关系，例如：下标m表示反应进行度为1 mol时的标准Gibbs自由能的变化值。 当然，化学反应方程式中的修正量系数是倍数的关系，的值也是倍数的关系，值是指数的关系。 经验平衡常数、反应达到平衡时，代入反应物和生成物的实际压力、摩尔分数或者浓度进行补正，得到的平衡常数称为经验平衡常数，一般有单位。 例如，对于任何响应，由：1 .压力表示的经验平衡常数的数量单位是1。经验平衡常数、2 .对摩尔分数所表示的平衡常数、理想气体应用道尔顿分压定律、道尔顿、经验平衡常数、3种物质的量浓度所表示的平衡常数、理想气体、经验平衡常数、4种液体应用

9、反活度所表示的平衡常数是惰性瓦斯气体对化学平衡的影响、温度对化学平衡的影响、vant Hoff 不利于散热反应、温度上升、降低、正反应。 温度对化学平衡的影响。 此公式由众所周知的某一温度下的平衡常数求出另一温度下的平衡常数。另外，若温度区间不大，则可视为常数，得到的定积分式，若值与温度有关，则通过微分式对关系式进行积分，使用代表值求出积分常数。 此公式对于瓦斯气体反应动力学是有用的，因为通过表达理想的瓦斯气体来获得温度对化学平衡的影响。 5.4其他因素对理想瓦斯气体化学平衡的影响，压力对化学平衡的影响惰性瓦斯气体对化学平衡的影响，压力对化学平衡的影响，根据Le chatelier的原理，压力

10、增加，反应朝着体积减少的方向进行。 在这里可以用压力对平衡常数的影响来本质地说明原理。 对于理想的瓦斯气体，因为仅是温度的函数，压力影响化学平衡，所以仅是温度的函数。 压力对化学平衡的影响，与压力有关，瓦斯气体分子数减少，加压，反应进行。 理想的瓦斯气体、压力对化学平衡的影响，在压力不大点的情况下，值不大，因此压力的影响可以忽略。 反应凝聚相，体积增加，压力增加，降低，不利于正向反应，反之亦然。 惰性瓦斯气体对化学平衡的影响，惰性瓦斯气体对平衡常数值没有影响，除零以外的情况下，加上惰性瓦斯气体就会影响平衡组成。 如果对分子数增加的反应加入水分瓦斯气体和氮瓦斯气体，则反应物的转化率将提高，生成物

11、的含量增加。 例如：增加惰性瓦斯气体，增加值，降低括号项。 因为是一定值，项增加，生成物的含量增加。 5.5云同步反应平衡组成的补正算是指，一个反应体系中多个反应发生在云同步上，达到平衡态时，将其称为云同步平衡。 在处理云同步平衡问题时，必须考虑各反应中各物质数量的变化，使各平衡方程中同一物质的数量一致。 发现在云同步中存在平衡，例题： 600 K时，反应生成，接着生成，云同步中存在两个平衡：在此温度下。 现在，从等量的和开始，求出平衡转化率。 云同步平衡，解：与开始时的摩尔分数为1.0，达到平衡时，生成的HCl的摩尔分数为x，生成y，平衡时各物的量为：以云同步平衡，联立两个方程式，得到解。

12、的转化率为0.048或4.8。 由于这两种反应都等于零，所以5.6混合物和溶液中的化学平衡(复相化学平衡)、分解压力、复相化学反应是什么，复相化学反应是什么被称为分解压力，例如，气相和凝聚相(液相固体)共同参与的反应被称为复相化学反应，以气体为理想气体。 如果只考虑凝聚相为纯状态，由于纯状态的化学势是其标准状况的化学势，复相反应的热力学平衡常数只与气体物质的压力有关。 解离压力(dissociation pressure )、某固体物发生解离反应时产生的气体压力称为解离压力，显然该压力在恒温下有一定值。 产生的瓦斯气体有多个时，所有气体压强力的总和称为分离压。例如：解离压力、热力学平衡常数：雅

13、各布斯亨利克斯vanthoff、雅各布斯亨利克斯vanthoff (1852-1911 ) dutchphysicalchemist receivedthefirstnobelprizeinchemistryin 1901 forthediscoversofthellwsofchemicaldynamicsandofosmoticpressur arlydevelopersofthelawsofchemicalkinetics，devertingmethodsfordeterminingtheorderofareaction； ehededdecdeddectheremerationbethe

14、recommenttervertheequilbriumcontheachemicalreaction .JACOBUS HENRICUS VANT HOFF，In 1874， 魔法少女(and also j.a.le bel，独立) proprosedwhatmustbeconnsidedonofthemostimportantideasinthehistoryofchemistry namelythetetrahedralcarbonbonbonbonbonbond.vanthoon ymmetricttothemolecullarlevel和asymmetriyrequiredbondstetrahedrallydistributeaboutacentralcarbonatom.structrustructiononchem 约翰大顿约翰大顿(1766-1844 ) English chemist、物理学家、和金属技术学家， isconsideredbymanytobeinthefareoftheatomictheoryofmatter althoughgrandfacesperhapsamoresuffered.in 1803， hepublished