化学竞赛第十三讲化学平衡.ppt

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1、第十三讲2013年全国高中化学竞赛夏令营(江苏)讲座2021/7/29一、化学反应计量方程式和反应进度二、化学平衡的热力学特征和动力学特征三、理想气体反应的等温方程式和反应的平衡常数四、影响化学平衡的因素五、几种典型化学平衡的计算实例主要内容2021/7/29（1）化学热力学：判断变化的可能性一．化学反应计量方程式和反应进度1．物理化学的两个主要研究领域解决的问题反应自发进行研究化学变化的方向能达到的最大限度外界条件对平衡的影响t02021/7/29研究化学反应的速率温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响反应的机理（2）化学动力学：将可能性变为现实性t02021/7/2

2、9用以描述系统状态的物理量称为“状态函数”状态函数是系统的单值函数其数值仅取决于系统所处的状态，而与体系的历史无关。状态函数的改变仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。某一状态函数的改变等于该状态函数的终态值减去该状态函数的始态值。2．状态函数和状态函数的改变2021/7/29异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数的特性：X1X2X=X2-X1IIIIII2021/7/29h2h1h=h2-h1h状态函数的特性：2021/7/29A(F)：亥姆霍兹自由能A=U-TSH：焓H=U+pVU：热力学能(内能)U=Q+W几个常用热力学状态函数：S：熵G：吉布斯自由能G=H-T

3、S2021/7/29化学反应计量方程式是用以表示一个反应系统的变化关系的定量方程式。一个反应系统的化学反应计量方程式有无数个。任何一个写出的化学反应计量方程式都称为1mol反应。3．化学反应计量方程式2021/7/294．化学反应计量方程式的通式表示2021/7/29nB有量纲，为:mol物质B/mol反应B为反应物，nB取负值，B为生成物，nB取正值。nB为任一组分B的化学计量系数4．化学反应计量方程式的通式表示2021/7/295．反应进度反应进度的定义：20世纪初比利时的deDonder引进反应进度x2021/7/29引入反应进度的优点：在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或生成物来

4、表示反应进行的程度，所得的值都是相同的。注意:反应进度必须与化学反应计量方程式相对应。例如:当都等于1mol时，两个方程所发生反应的物质的量显然不同。5．反应进度2021/7/29二．化学平衡的热力学和动力学特征1、化学反应达到平衡时，各物种的浓度维持不变t无净变化cR反应物cP生成物teq2021/7/292、动力学特征达到平衡时，正反应速率和逆反应速率是相等的。tr正r逆rteq二．化学平衡的热力学和动力学特征2021/7/29反应自发地向右进行反应自发地向左进行，不可能自发向右进行反应达到平衡，此时正逆方向上反应的速率相等。前提条件是：等温、等压、不做非体积功3、∆G判据二．化学平衡

5、的热力学和动力学特征2021/7/29三．理想气体反应等温方程式和反应的平衡常数1．化学反应等温方程式2021/7/29化学反应标准摩尔吉布斯自由能(改)变只是温度的函数标准态，表示物种B处于下1×105Pa101325Pa标准态没有规定温度的大小一个温度对应于一个标准态√2021/7/29反应物和生成物都处于标准态反应进度为1mol吉布斯自由能反应（reaction）反应温度化学反应标准摩尔吉布斯自由能变(298.15K)变化2021/7/291．化学反应等温方程式2021/7/292021/7/292.理想气体反应等温方程式对理想气体反应2021/7/29为压力商它为无量纲的纯数2021

6、/7/292021/7/292021/7/29为反应的标准压力平衡常数，又称标准平衡常数。1、仅与温度有关，与压力无关。2、无量纲的纯数。①★2021/7/29>,则<0,反应可正向自发进行;=,则=0,反应处于平衡状态;若：<,则>0,反应可逆向自发进行.2021/7/29在标准压力下，由稳定单质生成1mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。为标准摩尔生成吉布斯自由能②2021/7/29=反应物的键焓总和—生成物的键焓总和（物质B的标准摩尔燃烧焓）（物质B的标准摩尔生成焓）③2021/7/29F=96500C·mol-1z的量纲：mol电子/mol反应④

7、例12021/7/293．各种平衡常数及其相互之间的关系对理想气体反应压力平衡常数和它仅与温度有关，且为无量纲的纯数。2021/7/292021/7/29可见，当时，是一个有量纲的物理量，且仅与温度有关。2021/7/29(2)物质的量浓度平衡常数和2021/7/29可见，仅与温度有关，且为无量纲的纯数。2021/7/29是一个有量纲的物理量，且仅与温度有关。可见，当时，2021/7/29(3)物质的量分数平