第五章化学反应系精选文档.ppt

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1、第五章化学反应系本讲稿第一页，共三十九页教学目的和要求掌握摩尔反应Gibbs自由能的计算方法掌握化学反应等温方程式，并应用其判断反应的方向理解化学反应标准平衡常数理解温度、压力、组成等因素对化学平衡移动的影响规律本讲稿第二页，共三十九页第一节 摩尔反应Gibbs自由能的计算教学目的和要求理解标准摩尔Gibbs自由能的定义，会从数据表中查阅物质B的标准摩尔生成Gibbs自由能变掌握标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算方法（重点）了解标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系本讲稿第三页，共三十九页教学内容Gibbs自由能的规定值标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算标

2、准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系本讲稿第四页，共三十九页一、Gibbs自由能的规定值1、标准摩尔Gibbs自由能单质或化合物在温度T时的标准摩尔Gibbs自由能：规定稳定纯单质B在298.15K标准状态时的规定摩尔焓值为0，即化合物的规定摩尔焓298.15K时等于它在此温度时的标准摩尔生成焓。回忆：本讲稿第五页，共三十九页 回忆标准摩尔熵以热力学第三定律S(0K)=0为始态，以温度T、压力P时的特定状态Sm(T)为终态，求出1mol物质的熵变SB即为物质B的规定摩尔熵Sm(B,T,P)物质标准状态下的规定摩尔熵称标准摩尔熵，用本讲稿第六页，共三十九页1、标准摩尔Gibbs自由能单质或化合

3、物在温度T时的标准摩尔Gibbs自由能：当T=298.15K时，（1）单质B的标准摩尔Gibbs自由能（2）化合物的标准摩尔Gibbs自由能本讲稿第七页，共三十九页2、标准摩尔生成Gibbs自由能 因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成吉布斯自由能看作零，则：在标准压力下，由稳定单质生成1 mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由能，用下述符号表示：（化合物，物态，温度）通常在298.15 K时的值有表可查。一、Gibbs自由能的规定值本讲稿第八页，共三十九页二、标准摩尔反应Gibbs自由

4、能（298.15K）的计算回忆标准摩尔反应焓的计算，利用各物质的摩尔生成焓求化学反应焓变 为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。在标准压力 和反应温度时（通常为298.15 K）本讲稿第九页，共三十九页1、由标准摩尔生成Gibbs自由能计算二、标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算2、由反应焓和反应熵计算3、由自由能函数与焓函数计算式5-9、5-101、由标准摩尔生成Gibbs自由能计算本讲稿第十页，共三十九页三、标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系计算非298.15K时化学反应的标准摩尔反应Gibbs自由能 利用Gibbs-Helmhotrz方程，若反应物、产物

5、均处于各自的标准状态，则本讲稿第十一页，共三十九页例5-1对反应C(石墨)+H2O（g）=CO(g)+H2(g)，计算298.15K和500K时的(1)计算298.15K方法一：由标准摩尔生成Gibbs自由能计算方法二：由反应焓和反应熵计算本讲稿第十二页，共三十九页例5-1对反应C(石墨)+H2O（g）=CO(g)+H2(g)，计算298.15K和500K时的(2)计算500K方法一：由反应焓和反应熵计算本讲稿第十三页，共三十九页方法二：本讲稿第十四页，共三十九页第二节 化学反应的自发方向和限度教学目的和要求理解化学反应的摩尔Gibbs函数的定义及其与化学反应亲和势的关系掌握化学反应等温方程式

6、，并应用其判断反应的方向本讲稿第十五页，共三十九页教学内容化学反应Gibbs自由能和反应的亲和势A化学反应过程中Gibbs自由能变化化学反应等温方程本讲稿第十六页，共三十九页一、化学反应Gibbs自由能和反应的亲和势A1、化学反应Gibbs自由能回忆多相多组分系统热力学基本方程 表示在等温等压下，反应进度 时，反应系统Gibbs自由能随反应进度 的变化率。本讲稿第十七页，共三十九页2、化学反应亲和势3、化学反应自发方向判据本讲稿第十八页，共三十九页二、化学反应过程中Gibbs自由能变化1、无混合过程 若化学反应系统中各物质处于纯态（彼此不混合）的假想条件下进行反应，反应系统的Gibbs自由能随

7、反应进度变化关系式为：本讲稿第十九页，共三十九页1、无混合过程本讲稿第二十页，共三十九页2、有混合过程若A,B可形成理想气态混合物，则G随 的变化关系：二、化学反应过程中Gibbs自由能变化本讲稿第二十一页，共三十九页本讲稿第二十二页，共三十九页三、化学反应等温方程化学反应的化学反应的等温方程等温方程本讲稿第二十三页，共三十九页理想气体反应的标准平衡常数理想气体反应的标准平衡常数K K:无量纲量无量纲量,T,T一定时为常数一定时为常数,其数值与其数值与 计量式的写法有关计量式的写法有关当反应达平衡时：当反应达平衡时：本讲稿第二十四页，共三十九页本讲稿第二十五页，共三十九页系统未达平衡，反应正向

8、进行系统未达平衡，反应正向进行系统已达平衡系统已达平衡系统未达平衡，反应逆向进行系统未达平衡，反应逆向进行本讲稿第二十六页，共三十九页第三节 化学反应标准平衡常数教学目的和要求理解气体混合物反应标准平衡常数 的定义式理解理想气体反应标准平衡常数 的表达式了解平衡常数K与与Kp、Kx、Kf、Kn等的关系等的关系掌握有纯凝聚相参加的理想气体反应中，其平衡常数的表达本讲稿第二十七页，共三十九页教学内容气体反应的平衡常数液相（或固相）混合物与溶液中反应的平衡常数多相反应的平衡常数本讲稿第二十八页，共三十九页一、气体反应的平衡常数1、理想气体反应的平衡常数本讲稿第二十九页，共三十九页本讲稿第三十页，共三

9、十九页本讲稿第三十一页，共三十九页2、实际气体反应的平衡常数本讲稿第三十二页，共三十九页二、液相（或固相）混合物与溶液中反应的平衡常数1、混合物中反应的平衡常数2、溶液中反应的平衡常数A表示溶剂，B表示溶质，则溶液中的化学反应方程式写成：本讲稿第三十三页，共三十九页2、溶液中反应的平衡常数则反应的摩尔Gibbs自由能：本讲稿第三十四页，共三十九页 若参加反应的各组分不处于同一相若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常则属于多相化学反应，常压下压力对凝聚态的影响可忽略不计。压下压力对凝聚态的影响可忽略不计。一定温度下一定温度下CaCO3(s)分解反应分解反应达平衡时达平衡时,p(C

10、O2,g)压力为定值压力为定值三、多相反应的化学平衡三、多相反应的化学平衡本讲稿第三十五页，共三十九页分解压分解压一定温度下分解反应达平衡时一定温度下分解反应达平衡时,气体的压力气体的压力分解温度分解温度分解压为分解压为101.325kPa时的温度时的温度 对于纯凝聚相与理想气体间的化学反应对于纯凝聚相与理想气体间的化学反应,其其K K的表达式中的表达式中,只保留各只保留各气体气体的分压的分压本讲稿第三十六页，共三十九页第四节 各种因素对化学反应平衡的影响教学目的和要求理解温度、压力、组成等因素对化学平衡移动的影响规律教学内容温度对平衡的影响系统压力对平衡的影响组成对平衡的影响应用举例本讲稿第三十七页，共三十九页一、温度对平衡的影响随温度随温度升高升高而而增大增大随温度随温度升高升高而而减小减小与温度与温度无关无关本讲稿第三十八页，共三十九页二、压力的影响二、压力的影响三、隋性组分的影响三、隋性组分的影响例如例如:C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)N2+3H2=2NH3 增加隋性组分增加隋性组分与减压效果相同与减压效果相同本讲稿第三十九页，共三十九页