文档介绍：第四章
化学平衡
物理化学
Chemical Equilibrium
4/11/2018
物理化学
化学反应的方向和限度;
反应的标准吉布斯自由能变化;
平衡常数的各种表达式;
几种因素对平衡的影响
平衡混合物组成的计算示例;
第四章化学平衡
4/11/2018
物理化学
§ 化学反应的方向和限度
化学反应的限度
反应系统的吉布斯自由能
化学反应的平衡常数和等温方程
4/11/2018
物理化学
一、化学反应的限度
研究化学反应主要包括两方面的问题:
化学反应的方向和限度;
化学反应进行的快慢,即反应的速率.
化学平衡一章着重研究化学反应的方向和限度.
任何化学反应都有正反两个方向,既可以正向进行又可以逆向进行。
4/11/2018
物理化学
单向反应:
对峙反应:
逆向反应的程度很小,以致可略去不计
正向反应和逆向反应均有一定的程度
SO2(g)+(g)=SO3(g)
所有的对峙反应在进行一定时间以后均会达到一化学平衡状态,这时在温度和压力不变的条件下,混合物的组成不随时间而改变,这就是化学反应的限度。
从宏观上看,达到化学平衡时化学反应似乎已经停止,但实际上这种平衡是动态平衡,即正向反应和逆向反应的速度相等。
一、化学反应的限度
2H2+O2=2H2O
点燃
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物理化学
一、化学反应的限度
化学反应限度
从上述讨论可以看出,在一定的条件下,化学反应有单向反应,也有对峙反应;
即在一定条件下不同的化学反应所能进行的程度很不相同。甚至同一化学反应,如:
H2 + ½O2 → H2O
在不同条件下,其反应的程度也可能有很大差别。
4/11/2018
物理化学
那么就有如下问题提出:
a. 究竟是什么因素在决定着不同反应体系的反应程度(限度)?
b. 某一反应究竟可完成多少,能否从理论上加以预测?
c. 外界条件,如温度、压力等,对反应的限度有什么影响?
一、化学反应的限度
如上问题的解答将使人们有可能运用这些知识,通过调节外界条件,控制反应限度以解决提高产量的问题;以及解决如何选择新的合成途径等问题,避免不必要的浪费;这对化学工业、冶金工业及其他工业有着重要意义。
本章的目的就是用热力学方法阐述、解决上述问题。
4/11/2018
物理化学
二、反应系统的吉布斯自由能
前面我们学过,对于组成可变的多组分体系或敞开体系中的无非膨胀功发生的恒温恒压过程,即可用 Gibbs 函数 G,也可以用化学势作为过程自发方向和限度的判据,即
4/11/2018
物理化学
二、反应系统的吉布斯自由能
考虑一个简单的理想气体反应:
反应前: 1mol 0
反应时: 1-ξ mol ξmol
当A和D各以纯态存在而没有相互混合时,此式反应的吉布斯自由能是:
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物理化学
二、反应系统的吉布斯自由能
实际上,在反应进行的过程中,A和D是混合在一起的,因此必修考虑混合过程对系统吉布斯自由能的影响:
实际反应系统的总G为:
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物理化学