物理化学答案——第四章_化学平衡习题解答

第四章 化学平衡 一、基本公式和内容提要 1 . 化学反应的方向和限度 （1 ）反应系统的吉布斯自由能和反应进度 反应进行过程中，A 和B 均各以纯态存在而没有相互混合，则在反应进度为ξ 时反应体系的总吉布斯自由能G*为： G* = nAμA* + nBμB* = （1－ξ）μA* +ξμB* = μA* +ξ（μB* －μA*） 对于封闭体系在定温定压下在反应实际进行过程中，A 和B 是不可能以纯态存在的。它们是混合在一起的，因此还存在混合吉布斯自由能△ mixG。 △mixG = RT（nAlnXA + nBlnXB） = RT [(1－ξ)ln(1－ξ) + ξlnξ] （2 ）化学反应标准平衡常数 理想气体的化学反应 ( )( )( )( )aA gbB ggG ghH g bBaAhHgGPPPPPPPP)/()/()/()/(= e)－－(1BAHGbahgRT－= 常数 = Kθ Kθ 称为标准平衡常数。 （3 ）化学反应的等温方程式 （a）对任意反应达平衡时：△rGmθ = －RTlnKθ △rGmθ 是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布斯自由能和反 应物的吉布斯自由能总和之差，称为反应的“标准吉布斯自由能变化”。 （b）反应在定温定压条件下 △rGm = △rGmθ+ RT ln Qp 上式称为范特霍夫(Vait Hoff) 等温方程。 （c）依据吉布斯自由能函数可判断反应进行的方向，在温度、压力一定的条件下： RT ln Qa＜ RTlnKθ Qa＜Kθ △rGm＜0 反应正向自发进行 若 RT ln Qa ＞RTlnKθ Qa＞Kθ △rGm＞0 反应逆向自发进行 若 RT ln Qa = RTlnKθ Qa= Kθ △rGm =0 反应达平衡 2 . 反应的标准吉布斯自由能变化 （1 ）化学反应的△rGm 与△rGmθ （a）在一定温度和压力为 p 下，任何物质的标准态化学势 μiθ 都有确定值，所以任何化学反应的△rGmθ 都是常数； （b）△rGm 不是常数，在一定 T，p 下，它与各物质的活度（分压、浓度）等有关，即与 Qa 有关； （c）在定温定压条件下0W 时，△rGm 的正负可以指示化学反应自发进行的方向，在定温下△rGmθ 的正负通常不能指示反应进行的方向，根据公式 △rGm = △rGmθ+ RT ln Qp，但当△rGmθ 的数值很大时，也可用其值估计反应的方向。 （2）物质的标准生成吉布斯自由能 由稳定单质生成单位物质的量某物质时反应的标准吉布斯自由能变化△rGmθ就是该物质的标准生成吉布斯自由能△fGmθ。 3 . 平衡常数的各种表示法 （1）气相反应 理想...