第五章化学反应系PPT讲稿.ppt

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1、第五章化学反应系第1页，共39页，编辑于2022年，星期三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第2页，共39页，编辑于2022年，星期三第一节 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第3页，共39页，编辑于2022年，星期三教学内容Gibbs自由能的规定值

2、标准摩尔反应Gibbs自由能（298.15K）的计算标准摩尔反应Gibbs自由能和温度的关系第4页，共39页，编辑于2022年，星期三一、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：第5页，共39页，编辑于2022年，星期三 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

3、的规定摩尔熵称标准摩尔熵，用第6页，共39页，编辑于2022年，星期三1、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：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自由能第7页，共39页，编辑于2022年，星期三2、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，

4、温度）通常在298.15 K时的值有表可查。一、Gibbs自由能的规定值第8页，共39页，编辑于2022年，星期三二、标准摩尔反应Gibbs自由能（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）第9页，共39页，编辑于2022年，星期三1、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自由能计算第10页，共39页，编

5、辑于2022年，星期三三、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、产物均处于各自的标准状态，则第11页，共39页，编辑于2022年，星期三例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第12页，共39页，编辑于2022年，星期三例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

6、法一：由反应焓和反应熵计算第13页，共39页，编辑于2022年，星期三方法二：第14页，共39页，编辑于2022年，星期三第二节 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，并应用其判断反应的方向第15页，共39页，编辑于2022年，星期三教学内容化学反应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第16页，共39页，编辑于2022年，星期三一、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

7、，反应系统Gibbs自由能随反应进度 的变化率。第17页，共39页，编辑于2022年，星期三2、化学反应亲和势3、化学反应自发方向判据第18页，共39页，编辑于2022年，星期三二、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自由能随反应进度变化关系式为：第19页，共39页，编辑于2022年，星期三1、无混合过程第20页，共39页，编辑于2022年，星期三2、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自由能变化第21页，共39页，编辑于2022年，星期三第2

8、2页，共39页，编辑于2022年，星期三三、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第23页，共39页，编辑于2022年，星期三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：第24页，共39页，编辑于2022年，星期三第25页，共39页，编辑于2022年，星期三系统未达平衡，反应正向进行系统未达平衡，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，反应逆向进行第26页，共39页，编辑于2022年，星期三第三节

9、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，其平衡常数的表达第27页，共39页，编辑于2022年，星期三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第28页，共39页，编辑于2022年，星期三一、气体反应的平衡常数1、理想气体反应的平衡常数第29页，共39页，编辑于2022年，星期三第30页，共39页，编辑于2022年，星期三第31页，共39页，编辑于2022年，星期三2、实际气体反应的平衡常数

10、第32页，共39页，编辑于2022年，星期三二、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：第33页，共39页，编辑于2022年，星期三2、溶液中反应的平衡常数则反应的摩尔Gibbs自由能：第34页，共39页，编辑于2022年，星期三 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(CO2,g)压

11、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第35页，共39页，编辑于2022年，星期三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第36页，共39页，编辑于2022年，星期三第四节 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第37页，共39页，编辑于2022年，星期三一、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第38页，共39页，编辑于2022年，星期三二、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第39页，共39页，编辑于2022年，星期三