《物理化学》课程教学资源：第三章 化学平衡

第三章化学平衡(教材第五章) 学习要点: 1、平衡位置:变化方向的依据,变化限度的量度。 2、用热力学方法计算平衡位置; 3、确定影响平衡位置的因素,对实际反应进行指导。 §3-1化学势(教材§4,2、§43) §3-2热力学平衡常数 §3-3平衡移动的热力学原理 §3-4化学平衡原理的应用 (书中P233之后的§55~§57为不要求内容) 本章习题:P245~249, 5-1、5-9、5-13、5-14、5-20、5-22、5-24、5-27

第三章 化学平衡（教材第五章） 学习要点： 1、平衡位置：变化方向的依据，变化限度的量度。 2、用热力学方法计算平衡位置； 3、确定影响平衡位置的因素，对实际反应进行指导。 §3-1 化学势(教材§4.2 、§4.3 ) §3-2 热力学平衡常数 §3-3 平衡移动的热力学原理 §3-4 化学平衡原理的应用 （书中P233之后的§5.5~§5.7为不要求内容） 本章习题：P245～249， 5-1、5-9、5-13、5-14、5-20、5-22、5-24、5-27

无机化学中学过: 化学反应等温方程:w=0时, 有:△Gn(T)=△G(T)+ TIny≤0 其中反应商:J=1(PB1p2)y或J=1I(c/c° △Gr=0时,反应处于平衡态,有: △G(T)=-RTn/=-RTnk0 (仅是T的函数) (也仅是T的函数 K°=1I(P/p)或K°=II(cB/c)

无机化学中学过：  ( ) =  ( ) +  0  有 ： r Gm T r Gm T RTnJ 一、化学反应等温方程： w’=0时， ΔGT,p=0时，反应处于平衡态，有：    G T = −RT nJ = −RT nK eq r m ( )   (仅是T的函数) (也仅是T的函数) =  B B eq B K p p    ( / ) =  B B eq B K c c    或 ( / )    = B B B J ( p / p )    = B B B 其中反应商： 或 J (c / c )

无机化学中学过: 、化学反应等温方程: K的理论计算方法: (1)标准生成Gibb函数法: 4Gm(T)=∑v4G(T)=-RTk(⑦) (2)标准熵法: 4,Gm(T=4HM(T)-TA Sm(T)=-RTink(T)I (3)组合法对相关的多重平衡: 若反应:(3)=()+(2);K3=k(·k2

Kθ的理论计算方法： ⑴ 标准生成Gibbs函数法： G (T) G (T) RT n[K (T)] r m B f B     =   = −  ⑵ 标准熵法： G (T) H (T) T S (T) RT n[K (T)] r m r m r m      =  −  = −  ⑶ 组合法——对相关的多重平衡：    3 1 2 若反应：(3) = (1) + (2) ; K = K  K 无机化学中学过： 一、化学反应等温方程：

无机化学中学过: 、化学反应等温方程: 反应处于任给状态时,有: 自发 △Gn()=RTK6≤0平衡 JK时,AGn()>0逆向反应自发; J=K时,△Gn(m)=0反应处于平衡态; 以此分析浓度、压力、局外气体对平衡移动的影响

 ( ) =  0  K J r Gm T RTn 自发 平衡 J Kθ时， ΔrGm(T) >0 逆向反应自发； J = Kθ时， ΔrGm(T) =0 反应处于平衡态； 无机化学中学过： 一、化学反应等温方程： 反应处于任给状态时，有： 以此分析浓度、压力、局外气体对平衡移动的影响

无机化学中学过: 、化学反应等压方程: 由于△,G是温度的函数,所以K也是温度的 函数。T改变时,K改变。 近似处理:-RTk=△,Gr≈△Hn296-7,298 LmK6≈- A,Hm298K 4, A m,298K RT R 以此分析温度对平衡移动的影响 本章将了解等温及等压方程的推出等深层问题

无机化学中学过： 二、化学反应等压方程： 由于ΔrGθ m是温度的函数，所以Kθ也是温度的 函数。T改变时， Kθ改变。 R S RT H lnK r m K r m K     ,298  ,298   − +     RT KT r Gm,T r Hm,298K T r Sm,298K 近似处理：− ln =    −  以此分析温度对平衡移动的影响 本章将了解等温及等压方程的推出等深层问题

§3-1化学势 、化学势定义 对组成恒定的封闭系(双变量系): du= Tas-pdv U=f(s,v) H=Ts+v中p H=f(s, P) dA=-ST-pdA=∫(T,V GG=-SmT+VtG=∫(T,P) 对组成可变的封闭系I(k+2)变量系 U=f(s,v 9191229 H=r(s,p,m,mn2,…n)基本 A=f(7,,n1,n2y…Pk) 方程 变为 f(, p

§3-1 化学势 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) dG SdT Vdp G f T p dA SdT pdV A f T V dH TdS Vdp H f S p dU TdS pdV U f S V = − + = = − − = = + = = − = 对组成恒定的封闭系（双变量系）： 一、化学势定义 对组成可变的封闭系[(k+2)变量系]： ( , , , , ) ( , , , , ) ( , , , , ) ( , , , , ) 1 2 1 2 1 2 1 2 k k k k G f T p n n n A f T V n n n H f S p n n n U f S V n n n     = = = = 基本 方程 变为

、化学势定义 组成可变的封闭系I(k+2)变量系的基本方程: OU dU=TS-p+∑() S, V, nc(c+B)nB B dH =tdS+Vdp+2(o)s,p.nfcxBdng B=1 B 4 d4=-ST-plV+∑(x-) T,,nc(c≠B B B dG=-sdT +vdp+ (an )T .ne(er B) dng

一、化学势定义     =  =  =  =    = − + +   = − − +   = + +   = − + k B T p n c B B B k B T V n c B B B k B S p n c B B B k B S V n c B B B dn n G dG SdT Vdp dn n A dA SdT pdV dn n H dH TdS Vdp dn n U dU TdS pdV C C C C 1 , , ( ) 1 , , ( ) 1 , , ( ) 1 , , ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 组成可变的封闭系[(k+2)变量系]的基本方程：

化学势定义 可以证明(自推 aU oH ∑ s V dng=∑() an S,P,nc(c≠B)B B=l on B 4 ∑(以) T,,nc(c≠B)B ∑ aG T,P,nc(C+b么 B B=I On B B=1 定义化学势g aG aL B S,J,nc(c≠B) (3-1-1) B r,p,n(c≠B)OnB OH OA 代入上页得 an S,P,Hc(C≠B) T,,c(≠B) B B

    =  =  =  =    =   =   =   k B T p n c B B B k B T V n c B B B k B S p n c B B B k B S V n c B B B dn n G dn n A dn n H dn n U C C C C 1 , , ( ) 1 , , ( ) 1 , , ( ) 1 , , ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 定义化学势B ： (3-1-1) 一、化学势定义 可以证明（自推） ： , , ( ) , , ( ) , , ( ) ( ) ( ) ( ) T V n c B B S p n c B B S V n c B B C C C n A n H n U      =   =   = 代入上页得 , , ( ) ( ) T p n c B B B C n G     

化学势定义 组成可变的封闭系I(k+2)变量系的基本方程为: dU=Ts-pd+∑lmng H=Ts+Vφ+∑lmg B=1 d=-ST-pd+∑lmnB B=1 dG=-SdT++∑lmng

一、化学势定义     = = = = = − + + = − − + = + + = − + k B B B k B B B k B B B k B B B dG SdT Vdp dn dA SdT pdV dn dH TdS Vdp dn dU TdS pdV dn 1 1 1 1     组成可变的封闭系[(k+2)变量系]的基本方程为：

化学势判据 以=-S+4+∑mp为例: dG判据:封闭系、定T定p、W=0条件下 dG= ∑ 自发 (3-1-2) B平衡 以=-S-p+∑lm为例: dA判据:封闭系、定T定V、W=0时同样可用 d4=∑uthn≤咱自发 平衡

二、化学势判据 dG判据：封闭系、定T 定p、W’=0条件下 dG =  B dnB  0 自发 平衡 (3-1-2) dA判据：封闭系、定T 定V、W’=0时同样可用 dA =  B dnB  0 自发 平衡 ➢以 dG = −SdT +Vdp+ B dnB 为例： ➢以 dA= −SdT − pdV + B dnB 为例：