物理化学-第五章-化学平衡课件(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第五章 化学平衡没有达到平衡的化学反应，在一定条件下均有向一定方向进行的趋势，即该类反应过程均有一定的推动力。随着反应的进行，推动力逐渐减小，最后下降为零，这时反应达到最大限度，反应系统的组成不再改变，于是达到化学平衡状态。这表明反应总是向着平衡状态变化，达到化学平衡状态，反应就达到了限度。§5.1化学反应的方向及平衡条件对于一任意化学反应，随反应的进行，各组分的物质的量及系统的吉布斯函数都发生变化，在恒定T，P，时有 将反应进度代入上式，整理得根据恒温恒压条件下的吉布斯函数判据可有：若，即，反应正向进行，反应物自发生成产物；若，即，反应不能自发正向进行；若，即，反应达平衡。化学反应亲和势A定义为： A是状态函数，体系的强度性质。用A判断化学反应的方向具有“势”的性质，即：A>0 反应正向进行；A<0 反应逆向进行；A=0 反应达平衡。§5.1理想气体反应的等温方程及标准平衡常数1. 理想气体反应的等温方程对于恒温恒压理想气体化学反应，将代入关系式得式中为各反应组分均处在标准态时，每摩尔反应进度的吉布斯函数变，称标准摩尔反应吉布斯函数，用表示。 令 称为压力商则理想气体反应的等温方程：2.理想气体反应的标准平衡常数当反应达到平衡即式中为反应的平衡压力商，以 表示，并称之为标准平衡常数。即，它仅是温度的函数，是量纲为一的量。 代入有标准平衡常数定义为化学反应等温式也可表示为：恒温恒压下：，反应向右自发进行；，反应向左自发进行；，反应达平衡。3相关化学反应标准平衡常数之间的关系 当几个化学反应之间有线性加和关系时称它们为相关反应。 因为吉布斯函数是状态函数，若同一温度下，几个不同化学反应具有加和性，这些反应的也具有加和性。 值得注意的是，即使对于同一化学反应，若书写化学反应式时计量系数不同，则摩尔反应进度的不同，也将不同。4.有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应若理想气体化学反应中还有纯固体或纯液体物质参加时，在常压下纯凝聚态物质的化学势可近似等于其标准化学势，即（cd表示凝聚态）。因而在等温方程中，包含了所有参加反应的物质的，但和只包括气体的平衡分压。即。5.理想气体反应平衡常数的不同表示法平衡常数常见表示法： 以上四个平衡常数与的关系：（1）与 （2）与 （3）与 （4）与 当时，§5.3平衡常数及平衡组成的计算1. 及的计算计算的三种方法（1）通过化学反应的和来计算 （2）通过计算 （3）通过相关反应技计算（如前）2. 的实验测定及平衡组成的计算的实验测定：（1）物理方法 直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。这种方法不干扰体系的平衡状态。（2）化学方法 用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成。平衡组成的计算：（1）平衡转化率是达到平衡后，反应物转化为产物的百分数。（2）转化率是指反应结束时，反应物转化为产物的百分数。（3）平衡产率是达到平衡后，反应物转化为某产物的百分数。（4）产率是指反应结束时，反应物转化为某产物的百分数。反应达平衡时，用反应物和生成物的实际压力、摩尔分数或浓度代入计算，得到的平衡常数称为经验平衡常数，一般有单位。例如，对任意反应：开始 0 0平衡 平衡 ，§5.4 温度对标准平衡常数的影响1.范特霍夫方程根据Gibbs-Helmholtz方程： 若反应物质都处于标准态，则有： ，所以 这就是范特霍夫方程的微分式对吸热反应，升高温度，增加，对正反应有利。对放热反应，升高温度，降低，对正反应不利。2.不随温度变化时的计算若温度区间不大，可视为常数，积分式为：定积分式为： 这公式常用来从已知一个温度下的平衡常数求出另一温度下的平衡常数。不定积分式为：如有多组下的数据，作图可得一直线，由直线的斜率及截距即可确定及。3.随温度变化时的计算若化学反应的，尤其是温度变化的范围很大时，应将表示成的函数代入范特霍夫方程的微分式，然后积分。若，则有代入范特霍夫方程 不定积分： 此式即为与的函数关系式。§5.5 其它因素对理想气体化学平衡的影响由范特霍夫方程可知，在时，将随而变，所以对化学平衡的影响是改变了。在一定时虽然一定，但若能改变反应气体组分B的分压，即改变其，则也会对化学平衡产生影响。本节讨论在一定温度下改变气体总压、恒压下通入惰性气体及改变反应物配比，对理想气体平衡转化率的影响。1.压力对理想气体反应平衡移动的影响若气体总压为，任一反应组分的分压，由的表达式：可见，则改变总压将影响平衡系统的。当时，增大，必增大，平衡向体积缩小方向移动，即平衡向正反应方向移动；当时，增大，必减小，平衡向体积增大方向移动，即平衡向负反应方向移动。对凝聚相反应 ，体积增加，增加压力，下降，对正向反应不利，反之亦然。在压力不太大时，因值不大，压力影响可以忽略不计。2.惰性组分对平衡移动的影响惰性组分是指不参加化学反应的组分。若原料气中有某惰性组分的量为，平衡时系统的总压力为，参加反应的各组分的分压为。一定温度下反应的标准常数为：当时，在恒压下加入惰性组分，因增大，必增大，平衡向正反应方向移动。当时，在恒压下加入惰性组分，因增大，必减小，平衡向负反应方向移动。3.增加反应物的量对平衡移动的影响在恒温、恒容条件下，增加反应物的量，无论单独增加一种还是同时增加两种，都会使平衡向右移动，对产物生成有利。但在恒温、恒亚条件下，加入反应物却不一定总使平衡向右移动，反应物A与B的起始无质量的配比会对平衡移动产生影响。在维持总压不变的情况下，随反应物的起始摩尔比的增加，产物在混合气中的平衡含量会出现一个极大值。专心-专注-专业