化学平衡热力学.ppt
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1、第章第章 化学平衡热力学原理化学平衡热力学原理 一定条件下的化学反应,正负方向的一定条件下的化学反应,正负方向的反应速率相等时,体系达到了平衡。条反应速率相等时,体系达到了平衡。条件改变,则平衡状态改变。把件改变,则平衡状态改变。把热力学第热力学第二定律的基本原理二定律的基本原理应用于应用于化学反应化学反应,就,就可确定化学反应的方向、平衡条件、反可确定化学反应的方向、平衡条件、反应的限度,及温度、压力等因素如何影应的限度,及温度、压力等因素如何影响化学平衡。响化学平衡。6.1化学反应的等温方程式化学反应的等温方程式 任意封闭体系中有一化学反应任意封闭体系中有一化学反应 若体系只作体积功,发生
2、微小变化时,若体系只作体积功,发生微小变化时,Gibbs能的微量变化为能的微量变化为化学反应等温方程式的导出化学反应等温方程式的导出化学平衡的条件化学平衡的条件若在若在恒温恒压恒温恒压下进行,则下进行,则 体系发生体系发生一个单位反应一个单位反应时体时体系系Gibbs能的变化,即能的变化,即若若或或则反应则反应向右自发向右自发进行。进行。若若 或或则反应则反应不能自发向右不能自发向右进行。进行。若若或或则则反应已达平衡反应已达平衡 平衡时,整个体系的平衡时,整个体系的Gibbs能最低能最低 反应物化学势与产物化学势相等,反应物化学势与产物化学势相等,图图6-1均相化学反应等温方程式均相化学反应
3、等温方程式 等温等压下,发生一理想气体等温等压下,发生一理想气体化学反应化学反应将理想气体的化学势将理想气体的化学势代入,有代入,有(1)气相反应等温方程式)气相反应等温方程式压力商压力商用用P表示,表示,反应达平衡,反应达平衡,即:即:称称标准平衡常数标准平衡常数,(standard standard equilibrium constantequilibrium constant),),热力学平衡常数热力学平衡常数。代入代入有有上式即为上式即为化学反应等温方程式化学反应等温方程式 推广至任意反应,为推广至任意反应,为例例1化学反应等温方程式应用,反应自发方向用化学反应等温方程式应用,反应自
4、发方向用 判断判断调整各物质压力,改变调整各物质压力,改变JP,可使可使G转为负转为负 反应反应向右自发进行向右自发进行,产物产物量小,化学势小量小,化学势小。反应反应向左自发进行向左自发进行,产物量产物量大,化学势大大,化学势大。,反应达平衡。,反应达平衡。(2)凝聚相化学反应等温方程式)凝聚相化学反应等温方程式不同混合物体系中各物质的化学势不同混合物体系中各物质的化学势1、混合理想气体、混合理想气体2、实际气体、实际气体3、凝聚态纯物质非溶液化混合多组元体系凝聚态纯物质非溶液化混合多组元体系凝聚态溶液中物质的化学势凝聚态溶液中物质的化学势溶液溶液理想溶液理想溶液实际溶液实际溶液稀溶液稀溶液
5、非稀溶液非稀溶液各种形态物质的化学势具有相似的形各种形态物质的化学势具有相似的形式,可统一表示为式,可统一表示为压强对凝聚相的影响小,可忽略压强对凝聚相的影响小,可忽略 同一反应,反应式写法不同,其同一反应,反应式写法不同,其平衡常数不同。平衡常数不同。纯凝聚相,活度视为纯凝聚相,活度视为1。化学反应的平衡化学反应的平衡 对不同类型的反应,对不同类型的反应,a形式不同,可派形式不同,可派生出不同的平衡常数,用压力、摩尔分生出不同的平衡常数,用压力、摩尔分数、浓度表示的平衡常数,均不是热力学数、浓度表示的平衡常数,均不是热力学平衡常数。只有下式才表示热力学平衡平衡常数。只有下式才表示热力学平衡常
6、数:常数:气相反应化学平衡气相反应化学平衡()平衡常数()平衡常数不同平衡常数的关系:不同平衡常数的关系:例例2:用物理方法测平衡态时的物质量,求平衡常数:用物理方法测平衡态时的物质量,求平衡常数例例3:测平衡密度,利用质量守恒求平衡离解度及平:测平衡密度,利用质量守恒求平衡离解度及平 衡常数衡常数 ()压强对化学平衡的影响()压强对化学平衡的影响气体反应气体反应当当时,若时,若p p增大,则增大,则减小。减小。时,若时,若p p增大,则增大,则增大。增大。时,若时,若p p增大,则增大,则不变。不变。例例4 4:等温条件下压强改变对平衡的影响:等温条件下压强改变对平衡的影响 惰性气体不参加反
7、应,不影响平衡常惰性气体不参加反应,不影响平衡常数,但影响平衡组成。数,但影响平衡组成。当总压一定时,惰性气体的存在起了当总压一定时,惰性气体的存在起了稀释作用,与减少体系总压的效果相同。稀释作用,与减少体系总压的效果相同。()惰性气体的影响()惰性气体的影响时,若加入惰性气体,则时,若加入惰性气体,则增大。增大。多相反应化学平衡多相反应化学平衡()凝聚相为纯物质的多相反应()凝聚相为纯物质的多相反应()凝聚相为溶液的多相反应()凝聚相为溶液的多相反应()凝聚相为纯物质的多相反应()凝聚相为纯物质的多相反应 纯凝聚态化合物分解达到平衡时,分解纯凝聚态化合物分解达到平衡时,分解所产生的气体产物所
8、产生的气体产物总压总压,称为该化合物的,称为该化合物的分分解压解压。纯凝聚态化合物的活度为。纯凝聚态化合物的活度为1,一定温,一定温度下,分解压为定值。度下,分解压为定值。分解压分解压越大,越大,平衡常数平衡常数越大,说明越大,说明化合物化合物的稳定性的稳定性越差。越差。将气体的实际压强与该温度条件下的分解将气体的实际压强与该温度条件下的分解压比较,可得出化合物稳定存在的条件。压比较,可得出化合物稳定存在的条件。金属将被氧化金属将被氧化金属氧化物分解金属氧化物分解 分解压与平衡常数的区别:分解压与平衡常数的区别:同种反应,同种反应,方程式写法不同,热力学平衡常数不同,方程式写法不同,热力学平衡
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- 化学平衡 热力学
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