第二章化学平衡-内蒙古化工职业学院_精品课程网站VIP免费

第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共8页第二章化学平衡目的要求：1.应用化学反应等温方程式判断反应自发进行的方向。2.掌握标准平衡常数Kº，了解Kº与Kp、Ky、Kn、Kc的关系。3.掌握标准平衡常数及平衡组成的计算方法。4.理解标准摩尔生成吉布斯函数概念，掌握运用ΔrGmº计算平衡常数的方法。5.能应用范特霍夫恒压方程式计算不同温度下的平衡常数。6.理解温度、压力、惰性组分和反应物配比等因素对平衡的影响。重点：标准平衡常数及平衡组成的计算方法，运用ΔrGmº计算平衡常数的方法难点：ΔrGmº计算平衡常数的方法§2.1化学反应的方向和限度2.1.1反应进度参加反应的任意物质用B来表示，是化学反应方程式中物质B的化学计量数，反应物的化学计量数为负值，产物的化学计量数为正值，那么一般化学反应可表示为对化学反应则有：定义对有限量的变化式子中的称为化学反应的反应进度，单位为mol2.1.2化学反应的平衡条件1、物系的吉布斯自由能：γB0=∑BγBB−γAA−γBB→γGG+γMMdnA−γA=dnB−γB=dnGγG=dnMγMdξ=dnBγBΔξ=ΔnBγBξ第2页共8页第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共8页若反应是在恒温恒压且物系不做非体积功的条件下进行，则上式变为：所以：记：称为反应的摩尔吉布斯自由能变。2、将反应的摩尔吉布斯自由能变与吉布斯自由能判据相结合，可得：上式为在任意指定得物系状态及恒温恒压物系不做非体积功得条件下，化学反应得方向与限度的判据。3、化学反应的条件为：即有：当化学反应中产物的化学势的总和等于反应物化学势总和时，化学反应处于平衡状态。2.1.3化学反应的标准平衡常数假设有以理想气体的化学反应达到平衡，则<0反应正向自动进行＝0反应达到平衡状态>0反应逆向自动进行dG=−sdT+γdp+∑γBμBdξdG=∑γBμBdξ(∂G∂ξ)T,p=ΔrGm(∂G∂ξ)T,p=∑γBμBΔrGmΔrGm=∑BγBμBΔrGm=∑BγBμB=0∑BγBμB(反应物)＝∑BγBμB(产物)ΔrGm=∑BγBμBeq=∑BγBμBθ(T)+RTln∏B(pBeqpθ)γB=0第3页共8页第2页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共8页令：称为反应的标准摩尔吉布斯自由能变令：所以：故：称为标准平衡常数说明：a、对理想气体反应，它表示反应达到平衡时各物质平衡分压的相对值的次幂的连乘积。b、对各物质标准态已选定的情况，和都是温度的函数，与其它条件无关。c、是反应限度的标志，其值越大，则平衡混合物中产物的组成越大。2.1.4化学反应的等温方程1、对上述理想气体的反应是在恒温下进行，反应，又非平衡态，物系中各物质的化学势表示为：则反应物系的吉布斯自由能变为令：则：所以：以上两式均为化学反应的等温方程式2、判断恒温恒压且物系不做非体积功的条件下，任意化学反应的方向和限度反应正向自动进行，则∑BγBμBθ(T)=ΔrGmθ(T)Kθ(T)=RTln∏B(pBeqpθ)γBΔrGmθ(T)Kθ(T)=exp(−ΔrGmθRT)ΔrGmθ(T)=−RTlnKθ(T)Kθ(T)γB(pBeqpθ)KθΔrGmθKθμB=μBθ(T)+RTlnpBpθΔrGm=∑BγBμBeq=∑BγBμBθ(T)+RTln∏B(pBeqpθ)γBJ=ln∏B(pBeqpθ)γBΔrGm=ΔrGmθ(T)+RTlnJΔrGm=−RTlnKθ(T)+RTlnJΔrGm<0¿Kθ第4页共8页第3页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共8页，则，则反应达到平衡状态反应逆向自动进行ΔrGm=0=KθJΔrGm>0¿Kθ第5页共8页第4页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共8页§2.2标准平衡常数及平衡组成的计算2.2.1理想气体反应平衡常数的其它表示1、对理想气体反应，设达到平衡时，在理想气体混合物中，任一组分B的分压为pB，则有：则有：定义浓度平衡常数为因此：2、定义摩尔分数平衡常数因为理想气体其中xB为摩尔分数，p为总压故：3、定义压力平衡常数Kp为表示任一理想气体B的平衡分压则：2.2.2多相化学平衡例如：下列反应是一个多相反应，其中包含两个不同的纯固体和一个纯气体适用于任何化学平衡，则上述反应达平衡时：（2—1）pB=nBRTV=CBRTKθ(T)=(RTpθ)∑BγB∏B(CeqB)γBKθ(T)=K...