物理化学64965

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1、第四章化学平衡4.00引言4.01化学反应的平衡条件4.02理想气体反应的平衡常数及化学反应的等温方程4.03平衡常数的测定和平衡组成的计算4.04利用热力学数据计算标准平衡常数4.05温度对标准平衡常数的影响4.06其它因素对理想气体化学平衡的影响第四章化学平衡基本要求：1.掌握标准平衡常数的定义；2.掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法；3.理解温度对标准平衡常数的影响，会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数；4.了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响。第四章化学平衡化学平衡(热力学)----用热力学的原理

2、和方法研究化学反应的方向和限度。平衡组成的计算判断反应进行的方向影响平衡移动的因素化学平衡研究的任务：§5.00引言第四章化学平衡需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？如果不能，或者能但产物量过少，有无办法可想？在一定条件下，反应的极限产率为多少？极限产率怎样随条件变化？如何改变条件可得到更大的产率？第四章化学平衡解决问题的思路：化学平衡是研究化学反应方向和限度的关键。本章讨论应用热力学第二定律的平衡条件来处理化学平衡问题。将用热力学方法推导化学平衡时温度、压力、组成间的关系，并计算平衡组成。将通过热

3、力学计算讨论温度、压力、组成等条件如何影响平衡。第四章化学平衡反应向什么方向进行？反应物的最高转化率是多少？在给定的条件(反应系统的温度、压力和组成)下:例：在627℃、101325Pa下，n(C6H5C2H5,g)：n(H2O,g)=1：10混合C6H5C2H5（g)C6H5C2H3（g)＋H2（g)热力学计算告诉我们:只有通过改变反应的条件(温度、压力及乙苯与水蒸气的摩尔比)，才能在新的条件下达到新的限度。在给定条件下，反应可正向进行且乙苯的最高转化率(平衡转化率)为94.9％。第四章化学平衡第四章化学平衡§4.1化学

4、反应的平衡条件化学反应：aA＋bByY＋zZ(4.1.1)ΔrGm——化学反应的摩尔吉布斯函数[变]。以系统的吉布斯函数G为纵坐标，反应进度ξ为横坐标作图，有图4-1。{G}{ξ}图4-1反应系统G～ξ关系示意图ΔrGm与ΔrG的意思不同：ΔrGm的单位为J·mol－1，而ΔrG的单位为J。§5.1化学反应的等温方程注意:ΔrGm与ΔrG的定义、物理意义和区别?§4.1化学反应的平衡条件由图可见：恒T，P化学平衡条件为：上式为化学反应的化学势判据。（恒T，P，W´=0）（4-1-3）1.标准平衡常数及化学反应的等温方程2.

5、有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应3.相关化学反应标准平衡常数之间的关系4.理想气体Kθ、Kc、Ky、Kn的关系为了把　　转变成用(T、P、YB）等可测的函数表达，导出1、标准平衡常数与化学反应的等温方程此即理想气体化学反应的等温方程。---称标准摩尔反应吉布斯函数变。它仅是温度的函数。1)已知温度T时的及各气体的分压pB,即可求得该条件下的，可判断反应的方向。因为反应物计量系数vB为负，产物计量系数vB为正，所以它的形式是所以它被称作压力商Jp。量纲为一。为各反应组分的连乘积由平衡条件可知，当化学反应达平衡时理气反应的平

6、衡常数表达式为：----平衡压力商。又称标准平衡常数。以符号K表示，量纲为一。因其只是T的函数。当T不变时，其为常数。理气反应的平衡常数定义式为：当化学反应达平衡时这两个公式表示与之间的关系。是沟通化学热力学与平衡计算的桥梁。对标准平衡常数的说明：（1）意义：表征反应所能达到的限度；（2）无量纲，其数值与化学计量方程写法有关；（3）是温度的单值函数；（4）压力只能用平衡时的数值。将式代入式得化学反应等温方程另一表达形式。JpKrGm0，反应向右自发进行；JpKrGm=0，反应处于平衡；JpKrGm0，反应向左

7、自发进行。JP能够用组成及压力等可测函数来表达，所以用JP与K比较判断反应自动进行方向与限度是一种最方便与实用的方法。因此也可知，要改变反应方向和限度也可通过改变JP的方法而容易达到。思考：1、标准平衡常数的定义式和表达式？的区别和关系？2、3、的区别和关系？平衡时两者相等的区别判断反应方向的物理量衡量反应限度的物理量仅在两种情况下可用其来判断方向：1.标态下,可判断反应方向.2、若也可用判断反应方向。§5.2理想气体化学反应的标准平衡常数例：4.4.1已知反应C(S)+2H2(g)=CH4（g）在1000K下的Kθ=0.1

8、027。若与C(S)反应的气体由10%（体积）CH4(g)80%与10%N2(g)组成，问（1）在T=1000K及总压P=101.325kPa下，甲烷是否生成？（2）在上述给定条件下，为使反应向甲烷生成方向进行，所需的最低压力是多少？（3）在不改变H2(g)与CH4(g)比例下，若将最初气