06-第五章-化学平衡02解析.ppt

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1、第五章第五章第六章 化学平衡化学平衡 6.1 化学平衡的条件和反应的亲和势 6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 6.3 平衡常数的表示式 6.4 复相化学平衡 6.5 标准生成吉布斯自由能 6.6 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 6.8 反应的耦合 6.9 近似计算 6.7 同时平衡 6.1 化学平衡的条件化学平衡的条件 化学反应体系化学反应体系 热力学基本方程热力学基本方程 化学反应的方向与限度化学反应的方向与限度 为什么化学反应通常不能进行到底为什么化学反应通常不能进行到底 化学反应亲和势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：化学反应体系：封闭的单相体系，不作非膨胀

2、封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：功，发生了一个化学反应，设为：各物质的变化量必须满足：各物质的变化量必须满足：根据反应进度的定义，可以得到：根据反应进度的定义，可以得到：热力学基本方程热力学基本方程等温、等压条件下，等温、等压条件下，当当时：时：这两个公式适用条件：这两个公式适用条件：（1 1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；（2 2）反应过程中，各物质的化学势反应过程中，各物质的化学势 保持不变。保持不变。公式公式(a)(a)表示有限体系中发生微小的变化；表示有限体系中发生微小的变化；公式公式(b)(b)表示在大量的体系

3、中发生了反应进度等表示在大量的体系中发生了反应进度等于于1mol的变化。的变化。化学反应的方向与限度化学反应的方向与限度用用 判断都是等效的。判断都是等效的。反应自发地向反应自发地向右右进行进行反应自发地向反应自发地向左左进行，不可能自发进行，不可能自发向右进行向右进行反应达到反应达到平衡平衡用用 判断，这相当于判断，这相当于 图上曲线的斜率，图上曲线的斜率，因为是微小变化，反应进度处于因为是微小变化，反应进度处于01mol之间。之间。反应自发向右进反应自发向右进行，趋向平衡行，趋向平衡反应自发向左进反应自发向左进行，趋向平衡行，趋向平衡反应达到平衡反应达到平衡以A B为例为什么化学反应通常不

4、能进行到底？为什么化学反应通常不能进行到底？严格讲，反应物与产物处于同一体系的反应都严格讲，反应物与产物处于同一体系的反应都是可逆的，不能进行到底。是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在这主要是由于存在混合吉布斯自由能混合吉布斯自由能的缘故。的缘故。R点，点，D和和E未混合时吉布斯未混合时吉布斯自由能之和；自由能之和；P点，点，D和和E混合后吉布斯自混合后吉布斯自由能之和；由能之和；T点，反应达平衡时，所有物点，反应达平衡时，所有物质的吉布斯自由

5、能之总和，包质的吉布斯自由能之总和，包括混合吉布斯自由能；括混合吉布斯自由能；S点，纯产物点，纯产物F的吉布斯自由能。的吉布斯自由能。将反应将反应为例，在反应过程中吉布斯自为例，在反应过程中吉布斯自由能随反应过程的变化如图所示。由能随反应过程的变化如图所示。怎样使化学反应进行到底？怎样使化学反应进行到底？若要使反应进行到底，须在若要使反应进行到底，须在vantHoff 平衡箱平衡箱中进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任中进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任何形式的混合，才可以使反应从何形式的混合，才可以使反应从R点直接到达点直接到达S点。点。化学反应亲和势化学反应亲和势（affin

6、ity of chemical reaction）1922年，比利时热力学专家德唐德（De donder）首先引进了化学反应亲和势化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势A为：或或 A是状态函数，体系的强度性质。用是状态函数，体系的强度性质。用A判断化学反判断化学反应的方向具有应的方向具有“势势”的性质，即：的性质，即：A0 反应正向进行反应正向进行A0，故要寻，故要寻找合适的催化剂使反应能够向正向进行。找合适的催化剂使反应能够向正向进行。（3）某一反应的）某一反应的rGm=-150Jmol-1，所以该反应，所以该反应一定能正向进行。一定能正向进行。（4）对于反应进度为）对于反应进度为1mol，

7、=0的任何气相反应的任何气相反应，增加压力，增加压力，Kp总是常数。总是常数。（5）平衡常数值改变了，平衡一定会移动。反之，）平衡常数值改变了，平衡一定会移动。反之，平衡移动了，平衡移动了，平衡常数值也一定改变。平衡常数值也一定改变。3.3.选择题选择题1.对于气相反应，当温度一定，体系总压力对于气相反应，当温度一定，体系总压力p变化时变化时A.对对Kf有影响有影响B.对对Kp有影响有影响C.对对Kf、Kp均无影响均无影响2.某一气相反应，若在总压不变情况下升高温度，其某一气相反应，若在总压不变情况下升高温度，其平衡转化率减小，若在温度压力不变的情况下，加平衡转化率减小，若在温度压力不变的情况

8、下，加入惰性气体，其平衡转化率增大，该反应入惰性气体，其平衡转化率增大，该反应A.体积增大、放热体积增大、放热B.体积减小、放热体积减小、放热C.体积增大、吸热体积增大、吸热D.体积减小、吸热体积减小、吸热3.已知某反应的已知某反应的rCp为零，则该反应的平衡常数随温为零，则该反应的平衡常数随温度升高而度升高而A.增大增大B.减小减小C.不变不变D.不能确定不能确定7.在温度为在温度为117237区间得出甲醇脱氧反应的标准区间得出甲醇脱氧反应的标准平衡常数与温度的关系平衡常数与温度的关系lnK=(-10593.8K/T)+6.470。该反应在此区间的该反应在此区间的rHm(kJmol-1)A.

9、-88.077B.88.077C.-38.247D.38.2478.已知已知718K时，时，Ag2O(s)的分解压力为的分解压力为209.743102kPa，则此时分解反应，则此时分解反应Ag2O(s)=2Ag(s)+1/2O2(g)的的rGm(kJmol-1)A.217.2B.-15.96C.-19.73D.-31.839.影响化学反应标准平衡常数的因素为影响化学反应标准平衡常数的因素为A.催化剂催化剂B.温度温度C.压力压力D.浓度浓度10.已知某温度下反应已知某温度下反应H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)的的K1和反应和反应CO2(g)=CO(g)+1/2O2的的K2，则反应，则

10、反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的的K3为为A.K3=K1+K2B.K3=K1K2C.K3=K1/K2D.K3=K2/K111.298K时反应时反应N2O4(g)=2NO2(g),K1=0.1132，若同温度下，在，若同温度下，在N2O4(g)及及NO2(g)的分压各为的分压各为101kPa的条件下，反应将的条件下，反应将A.正向进行正向进行B.正好达到平衡正好达到平衡C.难以确定方向难以确定方向D.逆向进行逆向进行范霍夫的生平简介范霍夫的生平简介荷兰化学家范霍夫，荷兰化学家范霍夫，1852年年8月月30日生于鹿特丹日生于鹿特丹一个医生家庭。一个医生家庭。1869年入德尔

11、夫特高等工艺学校年入德尔夫特高等工艺学校学习技术。学习技术。1871年入莱顿大学主攻数学。年入莱顿大学主攻数学。1872年去波恩跟凯库勒学习，后来又去巴黎受教于武年去波恩跟凯库勒学习，后来又去巴黎受教于武兹。兹。1874年获博士学位；年获博士学位；1876年起在乌德勒州年起在乌德勒州立兽医学院任教。立兽医学院任教。1877年起在阿姆斯特丹大学任年起在阿姆斯特丹大学任教，先后担任化学、矿物学、和地质学教授。教，先后担任化学、矿物学、和地质学教授。1896年迁居柏林。年迁居柏林。1885年被选为荷兰皇家学会年被选为荷兰皇家学会会员，还是柏林科学院院士及许多国家的化学学会员，还是柏林科学院院士及许多

12、国家的化学学会会员。会会员。1911年年3月月1日在柏林逝世。日在柏林逝世。范霍夫的生平简介范霍夫的生平简介1901年，他以溶液渗透压和化学动力学年，他以溶液渗透压和化学动力学的研究成果，成为第一个诺贝尔化学奖的研究成果，成为第一个诺贝尔化学奖获得者。主要著作有：获得者。主要著作有：空间化学引论空间化学引论、化学动力学研究化学动力学研究、数量、质数量、质量和时间方面的化学原理量和时间方面的化学原理等。等。范霍夫的生平简介范霍夫的生平简介范霍夫精心研究过科学思维方法，曾作过范霍夫精心研究过科学思维方法，曾作过关于科学想象力的讲演。他竭力推崇科学关于科学想象力的讲演。他竭力推崇科学想象力，并认为大

13、多数卓越的科学家都有想象力，并认为大多数卓越的科学家都有这种优秀素质。他具有从实验现象中探索这种优秀素质。他具有从实验现象中探索普遍规律性的高超本领。同时又坚持：普遍规律性的高超本领。同时又坚持：“一种理论，毕竟是只有在它的全部预见能一种理论，毕竟是只有在它的全部预见能够为实验所证实的时候才能成立够为实验所证实的时候才能成立”。道尔顿的生平简介道尔顿的生平简介英国物理学家、化学家约翰英国物理学家、化学家约翰道尔顿既具道尔顿既具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究方面实验才能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，因而被称为取得了

14、非凡的成果，因而被称为“近代化近代化学之父学之父”，成为近代化学的奠基人。，成为近代化学的奠基人。道尔顿的生平简介道尔顿的生平简介在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义，此后，化学及其相关学科得到了蓬勃重要意义，此后，化学及其相关学科得到了蓬勃发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成以及整个哲学认识论的发展、辩证自然观的形成以及整个哲学认识论的发展具有重要意义。发展具有重要意义。第五章 结束