化学平衡.pptx

若在等若在等T 等等p 下发生变化下发生变化，则，则:dGT,p=BdnB=AdnA+EdnE+GdnG+HdnH=(-aA-eE+gG+hH)d=(BB)产物产物-(BB)反应物反应物d令令rGm=(反应的吉布斯能变化反应的吉布斯能变化)则则rGm=(BB)产物产物-(BB)反应物反应物等等T 等等p，W=0时时(封闭体系封闭体系)，化学反应的平衡条件为，化学反应的平衡条件为:rGm 0rGm 0正向自发进行正向自发进行平衡平衡逆向自发进行逆向自发进行01=000(aA+eE)(gG+hH)图图31化学反应的吉布斯能和化学反应的吉布斯能和的关系的关系第二节第二节化学反应等温方程式和平衡常数化学反应等温方程式和平衡常数对于任意对于任意理想气体化学反应理想气体化学反应:aA+eE=gG+hH等等T 等等p，W=0时，时，rGm=(BB)产物产物-(BB)反应物反应物=(goG+hoH)-(aoA+eoE)+(gRTln+hRTln)-(aRTln+eRTln)令令rGmo=(goG+hoH)-(aoA+eoE)即即rGmo=(BoB)产物产物-(BoB)反应物反应物为为pB=po、温度温度T 时时纯纯B的化学势的化学势。rGmo 易查表算得易查表算得(见第五节见第五节)。又令又令(Qp 称为压力商称为压力商)则则rGm=rGmo+RT lnQp当反应达平衡时，当反应达平衡时，rGm=0，可得，可得rGmo=-RT ln(Qp)eq令令K 0 0=(Qp)eq=注意注意 K 0 0 与与Qp 的异同的异同则则rGmo(T)=-RT lnK 0 0 K 0 0 称为反应的标准平衡常数或热力学平衡常数。称为反应的标准平衡常数或热力学平衡常数。因因rGmo(T)只与温度有关，故只与温度有关，故温度一定时，温度一定时，K 0 0 为常数为常数。将上式代入将上式代入rGm=rGmo+RT lnQp，得，得化学反应化学反应等温方程式等温方程式rGm=-RT lnK 0 0+RT lnQp当当K 0 0 Qp 时，时，rGm 0，反应正向自发进行；，反应正向自发进行；当当K 0 0 Qp 时，时，rGm 0，反应逆向自发进行；，反应逆向自发进行；当当K 0 0=Qp 时，时，rGm =0，反应达到平衡。，反应达到平衡。例例1注意注意Qp 表示式中的表示式中的p o第三节第三节平衡常数表示法平衡常数表示法一、理想气体反应标准平衡常数一、理想气体反应标准平衡常数为何引入标准平衡常数的概念？为何引入标准平衡常数的概念？可按可按oA与与rGmo 的关系，或其它热力函数与的关系，或其它热力函数与rGmo 的关的关系，求得系，求得rGmo ，再由，再由rGmo=-RT lnK 0 0 求得求得K 0 0。标准平衡常数标准平衡常数K 0 0=对任意理想气体反应对任意理想气体反应:aA+eEgG+hHK 0 0 无量纲，只无量纲，只与温度有关。与温度有关。注意注意:K 0 0 的数值与反应式的写法有关。的数值与反应式的写法有关。同一反应，反应式系数不同，同一反应，反应式系数不同，K 0 0 也不相同。也不相同。如如:(1)H2(g)+O2(g)=H2O(g)K 0 0(1)(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)K 0 0(2)(3)2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K 0 0(3)K 0 0(2)=K 0 0(1)2 K 0 0(3)=1/K 0 0(2)二、液相反应平衡常数二、液相反应平衡常数三、有纯态凝聚相三、有纯态凝聚相(s,l)参加的理想气体反应参加的理想气体反应第五节第五节标准状态下反应的吉布斯能变化标准状态下反应的吉布斯能变化及化合物的标准生成吉布斯能及化合物的标准生成吉布斯能一、标准状态下反应的吉布斯能变化一、标准状态下反应的吉布斯能变化rGmo =-RT lnK 0 0，故，故rGmo 对化学平衡的研究特别重要。对化学平衡的研究特别重要。化学平衡中化学平衡中rGmo 的几种计算方法的几种计算方法:1、rGmo =rHmo TrSmo rHmo 可由可由Qp、生成焓等求得生成焓等求得；rSmo 可由规定熵求得。可由规定熵求得。2、rGm=(Bf Gm)产产(Bf Gm)反反 各反应物、产物的各反应物、产物的f Gm可查表得到。可查表得到。3、rGmo =-RT lnK 0 0由实验测得由实验测得K 0 0，再求，再求rGmo 。4、由相关反应的、由相关反应的rGmo 求得目标反应的求得目标反应的rGmo(类似赫斯定律中通过相关反应方程式的代数运算，求目标反应的类似赫斯定律中通过相关反应方程式的代数运算，求目标反应的rGm)例例:已知反应已知反应(1)、(2)、(3)的的rGmo，求反应，求反应(4)、(5)的的rGmo。(各反应的温度均相同各反应的温度均相同)FeO(s)+H2(g)=Fe(s)+H2O(g)(1)2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)(2)2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)(3)2FeO(s)=2Fes)+O2(g)(4)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)(5)解解:因为，因为，反应反应(2)+2(1)得反应得反应(4)所以，所以，rGmo(4)=rGmo(2)+2rGmo(1)Ko4=Ko2(Ko1)2因为，因为，反应反应(4)-(3)/2得反应得反应(5)所以，所以，rGmo(5)=rGmo(4)-rGmo(3)/2=rGmo(2)+2rGmo(1)-rGmo(3)/2Ko5=(Ko4/Ko3)1/25、rGm=-W =-nE0F(了解了解，见第五章见第五章电化学电化学)利用利用rGmo 估计反应的可能性估计反应的可能性:rGm=rGmo+RT lnQp=-RT lnK 0 0+RT lnQp一般来说，一般来说，rGmo 42kJmol-1可认为反应不能进行；可认为反应不能进行；rGmo-42kJmol-1可认为反应能进行；可认为反应能进行；rGmo 的绝对值不大时的绝对值不大时计算计算rGm来判断。来判断。利用利用rGmo =rHmo TrSmo 估算反应必须达到的最低温度估算反应必须达到的最低温度令令rGmo =0，二、化合物的标准生成吉布斯能二、化合物的标准生成吉布斯能标准生成吉布斯能标准生成吉布斯能(f Gm):在标准压力和指定温度在标准压力和指定温度（常为（常为298.15K）,由最稳定的单质生成由最稳定的单质生成1mol化合物时的吉布化合物时的吉布斯能变化。斯能变化。例如，例如，7C(石墨石墨)+3H2(g)+O2(g)=C6H5COOH(l)该反应的该反应的G 即为即为C6H5COOH(l)的的f Gm规定稳定单质的规定稳定单质的f Gm=0。如。如C:石墨（石墨（s）、Br：Br2(l)、O:O2(g)(见附录见附录2)rGm=(Bf Gm)产产(Bf Gm)反反 例例6(自习自习)第六节第六节温度对平衡常数的影响温度对平衡常数的影响第七节第七节其它因素对平衡的影响其它因素对平衡的影响一、压力对化学平衡的影响一、压力对化学平衡的影响二、惰性气体对化学平衡的影响二、惰性气体对化学平衡的影响思考题：思考题：1、2、5、6、7、8计算题：计算题：17