西安科技大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第五章 化学平衡 Chemical Equilibrium

西安科技大学 Xi'an Universify of Science &Techmology 第五章 化学平衡 Chemical Equilibrium

Xi’an University of Science & Technology 第五章 化学平衡

Brief introduction 主要内容： 5.1化学反应的等温方程 5.2理想气体反应的标准平衡常数 5.3温度对标准平衡常数的影响 5.4其它因数对理想气体化学平衡的影响 5.6真实气体反应的化学平衡 5.7混合物和溶液中的化学平衡

Xi’an University of Science & Technology Brief introduction 5.1 化学反应的等温方程 5.2 理想气体反应的标准平衡常数 5.3 温度对标准平衡常数的影响 5.4 其它因数对理想气体化学平衡的影响 5.7 混合物和溶液中的化学平衡 主要内容： 5.6 真实气体反应的化学平衡

化学反应的等温方程 5.1化学反应的等温方程 摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 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： dD+eE+.>fF+gG+. 各物质的变化量必须满足： 0=∑B 根据反应进度的定义，可以得到：d5=dh→dhe=,d

Xi’an University of Science & Technology 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： d e f g D E F G + +  → + +  B B 0 B = 各物质的变化量必须满足： 根据反应进度的定义，可以得到： 化学反应的等温方程 5.1 化学反应的等温方程  摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 B d B d   n = d d nB B = 

化学反应亲和势(affinity of chemical reaction) dG=-SdT+p+∑hdne 等温、等压条件下， (do,=∑4dn=∑4d5 (dng vads) -24 (a) 当5=1mol时： 摩尔反应 △，Gm=∑Ya4e (b) Gibbs函数 化学反应 A-△，Gm 恒温恒压、非体积功为0时 亲和势 的化学反应的推动力

Xi’an University of Science & Technology B B B d d d d G S T V p n = − + + , B B B B B B d d d （ ）G n T p = =       B B (d d ) n =  等温、等压条件下， , B B B ( ) (a) T p G     =   当  = 1 mol 时： r m B B B 摩尔反应  = G   (b) Gibbs函数 def A Gr m −  恒温恒压、非体积功为0时 的化学反应的推动力 化学反应 亲和势 化学反应亲和势（affinity of chemical reaction）

化学反应亲和势(affinity of chemical reaction) 由化学反应亲和势： 或A=-△，Gm 得出： A是状态函数，体系的强度性质。用A判断化学反应的方向 如下： A>0 反应正向进行 A<0 反应逆向进行 A=0 反应达平衡

Xi’an University of Science & Technology 化学反应亲和势（affinity of chemical reaction） def , B B B ( )T p G A     − = −   r m 或 A G = - A是状态函数，体系的强度性质。用A判断化学反应的方向 如下: A>0 反应正向进行 A<0 反应逆向进行 A=0 反应达平衡 由化学反应亲和势: 得出:

注意这两个公式适用条件： (1)等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应； (2)反应过程中，各物质的化学势4保持不变。 公式(a)表示有限体系中发生微小的变化： 公式(b)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

Xi’an University of Science & Technology 注意这两个公式适用条件： （1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应； （2）反应过程中，各物质的化学势  B 保持不变。 公式（a)表示有限体系中发生微小的变化； 公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol的 变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变

化学反应的方向与限度 9 摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系，平衡条件 用，(9，工山或AG判断都是等效的 A>0 △Gm0 反应自发地向左进行，不可 能自发向右进行 A=0 △Gm=0 反应达到平衡

Xi’an University of Science & Technology 化学反应的方向与限度 r m G  0 反应自发地向左进行，不可 能自发向右进行 r m G = 0 反应达到平衡 A  0 r m A  0  G  0 反应自发地向右进行 A = 0  摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系，平衡条件 用 , B r m 判断都是等效的。 B ( ) , T p B G   G     A，  或

化学反应的方向与限度 用 判断， 这相当于G~5 图上曲线的斜率，因 为是微小变化，反应进度处于0~1mol之间。 0 反应自发向右进行， 0 反应自发向左进行， ,0 G 趋向平衡 ,=04<0 A+0 =0 反应达到平衡 0 体象的吉布斯自由能和的关象 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

Xi’an University of Science & Technology 用 判断，这相当于 图上曲线的斜率,因 为是微小变化，反应进度处于0~1 mol之间。 T p G , ( )   G ~  ( ) 0 ,    T p G  反应自发向右进行， 趋向平衡 ( ) 0 ,    T p G  反应自发向左进行， 趋向平衡 ( ) , = 0   T p G  反应达到平衡 A  0 A  0 A = 0 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。 化学反应的方向与限度

化学反应的等温方程 9 理想气体化学反应的等温方程 0=VBB B 4B=u°+RTn(pB/p) 将化学势表示式代入△Gm的计算式，得： A,Gn=∑YB4B B =∑ysg+∑Vr RT Ine(pB/p) B 令：△，G0=∑V哈 △，G%称为化学反应标准摩尔Gibbs自由能变化值， 只是温度的函数

Xi’an University of Science & Technology 将化学势表示式代入 r m G 的计算式，得： r m B B B G     令： =  称为化学反应标准摩尔Gibbs 自由能变化值， 只是温度的函数。 r m G    理想气体化学反应的等温方程 化学反应的等温方程 B B 0 B = ln( / )    B =  + RT pB p      = +  = B B B B B B B r m B B RT p p G    ln( / )  

化学反应的等温方程 △，Gm=△，G9+∑VaRTh Pa/p) 因为：∑VaRT In(pa/p)=RT∑h(pB/p)' =RT (palpe) 令：-()→ 压力商 所以： △，Gm=△，G9+RThJ, 理想气体化学反应的等温方程

Xi’an University of Science & Technology 化学反应的等温方程 B v B P B p J p    =      压力商     =  + B r Gm r Gm  B RT ln( pB / p ) B B RT p p RT p p RT p p B B B B B B    ln ( / ) ln( / ) ln( / )    =  因为:  =  令: 所以: r m r m p  G =  G + RT ln J  理想气体化学反应的等温方程