上海应用技术大学（上海应用技术学院）：《物理化学》课程教学课件（讲稿）第五章 化学平衡 Chemical equilibrium

第五章 化学平衡 Chemical equilibrium 范霍夫平衡箱 dD+eE。=+gG P'D PE P'F P'G

第五章 化学平衡 Chemical equilibrium

5.1化学平衡的条件和反应的亲和势 5.1.1化学反应的方向和限度 在600℃和100kPa下： C.HsC2Hs(g)C.H5C2H3(g)+H2(g) 乙苯的最大转换率不会超过72.8。 5.1.2化学反应的摩尔吉布斯函数变] 设有一任意的封闭系统，无非体积功， dG=-SdT+Vdp+ΣB LB dnB 在定温定压下， dG=∑B UB dnB

5.1 化学平衡的条件和反应的亲和势 5.1.1 化学反应的方向和限度 在600℃和100kPa下： C6H5C2H5 (g) C6H5C2H3 (g)＋H2 (g) 乙苯的最大转换率不会超过72.8。 5.1.2 化学反应的摩尔吉布斯函数[变] 设有一任意的封闭系统，无非体积功， dG＝－SdT＋Vdp＋∑B mB dnB 在定温定压下， dG＝∑B mB dnB

aA+bByY+zZ 0=yY+zZ-aA-bB 0=∑BBB dξ= dnB 或者 dnB=veds VB dG=∑BBBd5 (yy十4z-a4A-b4B)dξ G def =∑e4=A,Cn亿，p.) T.P 称为化学反应的摩尔吉布斯函数！变引△Gm(molar Gibbs function of chemical reaction) △Gm的SI单位为Jmol-1

aA＋bB yY＋zZ 0＝yY＋zZ－aA－bB 0＝∑B nB B B d B d n x n = 或者 dnB ＝nBdx dG＝∑B nBmBdx ＝（ymY＋zmZ－amA－bmB）dx n m ( x ) x G T , p, G T ,p B B B r m def = = D ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ¶ ¶ å 称为化学反应的摩尔吉布斯函数[变] △rGm (molar Gibbs function of chemical reaction) △rGm的SI单位为J·mol－１

△Gm的物理意义是： 在T、p、时（即在一定的温度、压力和组成的 条件下)，把发生d飞的微量反应进度折合成发生单 位反应进度时所引起的系统吉布斯函数变化： 或者在T、p、飞时，含物质的量很大的反应系 统中发生单位反应进度时系统吉布斯函数的变化

△rGm的物理意义是： • 在T、p、x时（即在一定的温度、压力和组成的 条件下），把发生dx 的微量反应进度折合成发生单 位反应进度时所引起的系统吉布斯函数变化； • 或者在T、p、x 时，含物质的量很大的反应系 统中发生单位反应进度时系统吉布斯函数的变化

5.1.3 化学反应的平衡条件 OG 5 反应 G .0 0 向左 =0 平衡 0 5 体系的吉布斯自由能和的关系

5.1.3 化学反应的平衡条件 T p G , ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ¶ ¶ x 反应 0 向左 =0 平衡

5.1.4化学反应亲和势 l922年，比利时热力学专家德，唐德(De donder)首 先引进了化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势 (affinity of chemical reaction)A为： A 或 A=-△Gm A是状态函数，系统的强度性质。用A判断化学反 应的方向具有势”的性质，即： A>0 反应正向进行 A<0 反应逆向进行 A=0 反应达平衡

5.1.4 化学反应亲和势 1922年，比利时热力学专家德·唐德（De donder）首 先引进了化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势 （affinity of chemical reaction） A为： def , B B B ( )T p G A n m x ¶ - = - ¶ å r m 或 A = -D G A是状态函数，系统的强度性质。用A判断化学反 应的方向具有“势”的性质，即： A>0 反应正向进行 A<0 反应逆向进行 A=0 反应达平衡

5.2化学反应的标准平衡常数 5.2.1理想气体反应的定温方程 0=∑BBB HB(pgm.T,p)=u(g.T)+RTIn 对于理想气体化学反应， △Gm(T,p)=∑BB（g) -m是 =∑8)+∑Rrng

5.2 化学反应的标准平衡常数 5.2.1 理想气体反应的定温方程 0＝∑B nB B ( ) ( ) O O B B B pgm, , g, ln p p m T p = m T + RT 对于理想气体化学反应， △rGm（T，p）＝∑B nBm B（g） å ( ) ú û ù ê ë é ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = + B O O B B B ln p p n m T RT å ( ) å ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = + B B O B B O B B ln p p n m T n RT

化学反应的标准摩尔吉布斯函数I变！△，G9(standard molar Gibbs function of chemical reaction) def A.GT)∑BgT） △，G8仅仅是温度的函数，它的SI单位为Jmol-1。 理想气体反应的定温方程 △，G(亿，p)=A,G(T)+RI∑BIm =Acg)TnΠ.g 分压商-Π O是一个量纲一的量，SI单位为1

化学反应的标准摩尔吉布斯函数[变] （standard molar Gibbs function of chemical reaction） O DrGm D G ( ) T = å ( ) T B O B B O r m def n m 仅仅是温度的函数，它的SI单位为J·mol－１ 。 O DrGm 理想气体反应的定温方程 ( ) ( ) å ÷ ÷ ø ö ç ç è æ D = D + B O O B r m r m B , ln n p p G T p G T RT ( ) Õ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = D + B O O B r m B ln n p p G T RT 分压商 Õ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = B O O B n B p p J Jy是一个量纲一的量，SI单位为1

分压商 △，Gm(T,p)=△，Ge(T）+R7TnJe 理想气体反应的定温方程

分压商 a b y z p p p p p p p p J ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = y y y y y A B Y Z ( ) ( ) y y G T , p G T RTlnJ Dr m = Dr m + 理想气体反应的定温方程

5.2.2理想气体反应的标准平衡常数 0=∑BBB 化学反应的平衡条件为： △Gm=∑BB43(T,p,ξeq)=0 A.Ge(T)=-RTInΠB 化学反应的标准平衡常数Ke(standard equilibrium constant)） def A.GR(T)=EBv uT)-RTIn ke(T) 6e2' RT A,G(T）=-RTInKo(T）

5.2.2 理想气体反应的标准平衡常数 0＝∑B nB B 化学反应的平衡条件为： △rGm＝∑B nBmB（T，p，x eq）＝0 ( ) Õ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ D = - B O eq O B r m B ln n p p G T RT G ( ) T ( ) T RT K ( ) T O B O B B O r m ln def D = å n m = - ( ) ( ) ú ú û ù ê ê ë é = - å RT T K T B O O B B exp def n m G (T ) RT K (T ) O O r m D = - ln 化学反应的标准平衡常数Ky(standard equilibrium constant)