物理化学04章-化学平衡.ppt

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1、物理化学电子教案—第四章2021/8/4第四章化学平衡4.1化学平衡的条件4.2理想气体反应的平衡常数4.3平衡常数的测定和平衡组成的计算4.５利用计算标准平衡常数4.４化学反应的等温方程式4.6-7温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响2021/8/44.1化学平衡的条件化学反应体系热力学基本方程化学反应的方向与限度2021/8/4化学反应体系化学反应体系：封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：各物质的变化量必须满足：根据反应进度的定义，可以得到：2021/8/4热力学基本方程对于等温、等压条件下的化学反应，当且各物质化学势保持不变时,积分得：2021/8/4

2、热力学基本方程（1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；（2）公式表示在大量的体系中发生了反应进度等于1mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变。2021/8/44.2化学反应的平衡常数和等温方程式气体的化学势表达式热力学平衡常数解离压力复相化学反应2021/8/4理想气体间反应的平衡常数表达式将化学势表示式代入的计算式，得：当体系达到平衡，，则2021/8/4热力学平衡常数当温度一定时，左边为一定值，则右边在温度一定时也为定值。令：称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在数值上等于平衡时的“压力商”，是量纲为1的量，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又

3、称为标准平衡常数。2021/8/4几种平衡常数的表示式经验平衡常数2021/8/4用压力表示的经验平衡常数反应达平衡时，用反应物和生成物的实际压力、摩尔分数或浓度代入计算，得到的平衡常数称为经验平衡常数，一般有单位。例如，对任意反应：1.用压力表示的经验平衡常数当时，的单位为1。2021/8/4用物质的量分数表示的经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体，符合Dalton分压定律，Dalton2021/8/4用物质的量浓度表示的经验平衡常数3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体B，的单位2021/8/4用活度表示的经验平衡常数4．液相反应用活度表示的平衡常数因为，

4、则2021/8/4复相化学反应有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况:同理：例如，有下述反应，并设气体为理想气体：纯态的化学势就是它的标准态化学势.2021/8/4复相反应的热力学平衡常数复相反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。平衡时：2021/8/4解离压力（dissociationpressure）如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。例如：解离压力某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。上例中称为的解离压力。解离压力和环境压力相等时的温度为分解温度.2021

5、/8/44.3平衡常数的测定和平衡组成的计算平衡常数的测定平衡组成的计算2021/8/4平衡常数的测定（1）物理方法直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。这种方法不干扰体系的平衡状态。（2）化学方法用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成。2021/8/4平衡转化率的计算平衡转化率又称为理论转化率，是达到平衡后，反应物转化掉的百分数。工业生产中称的转化率是指反应结束时，反应物转化掉的百分数，因这时反应未必达到平衡，所以实际转化率往往小于平衡转化率。2021/8/4

6、平衡产率平衡产率又称为理论产率，是达到平衡后，反应物转化为指定产物的百分数。转化率是对反应物而言,产率是对产物而言.若反应无副反应,二者相等;若有副反应,二者不等,且产率小于转化率。2021/8/4例题1000K下，下列反应在100kPa时的平衡转化率为0.844，求(1)标准平衡常数；(2)111.458kPa时的平衡转化率。解:(1)设平衡时：2021/8/4(2)2021/8/44.4化学反应等温方程化学反应等温方程式用化学反应等温式判断反应方向2021/8/4化学反应等温方程式有任意气体间反应称为化学反应标准摩尔Gibbs自由能变化值，只是温度的函数。下标m表示反应进

7、度为1mol时的标准Gibbs自由能的变化值。令：则：2021/8/4化学反应等温方程式这就是化学反应等温方程式。称为“逸度商”，可以通过各物质的逸度求算。值也可以通过多种方法计算，从而可得的值。令：则2021/8/4用化学反应等温式判断反应方向∴化学反应等温式也可表示为：反应向左自发进行反应向右自发进行反应达平衡2021/8/44.5利用热力学数据计算标准平衡常数数值的用处的近似估算2021/8/4标准摩尔反应吉布斯自由能的变化值1.计算热力学平衡常数的用途：2021/8/4平衡常数与化学