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1、第五章 化学平衡 Chemical equilibrium,5-1 化学反应的方向及平衡条件 5-2 理想气体反应等温方程及标准平衡常数 5-3 标准平衡常数与平衡组成的计算 5-4 温度对标准平衡常数的影响 5-5 其它因素对理想气体反应平衡的影响 5-6 真实气体反应的化学平衡,本章基本要求,1.理解摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函 数、物质标准摩尔生成吉布斯函数定义及应用。 2.了解化学反应过程的推动力。 3.掌握标准平衡常数的定义。理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用。 4.掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法判断在一定条件下化学反应可能进行的方向，会分析温度、压力、
2、组成等因素对平衡的影响。,作业：,P223226 5.2、5.5、5.7、5.9、 5.11、5.14、5.15、5.17,5-1 化学反应的方向及平衡条件,一、摩尔反应吉布斯函数 二、化学反应的平衡条件,一、摩尔反应吉布斯函数,恒T、恒p下，W=0时，进行一个微小反应时,dnB = Bd,摩尔反应 吉布斯函数,一定T、p和组成不变的条件下, 1mol反应的吉布斯函数变,化学反应亲和势(反应推动力),自发，不可逆 平衡，可 逆,二、化学反应的平衡条件,化学反应的平衡条件： rGm= BB=0,恒温、恒压下： 化学反应总是向着吉布斯函数减小的方向进行,5-2 理想气体反应的等温方程及标准平衡常数
3、,一、理想气体反应的等温方程 二、理想气体反应的标准平衡常数 三、有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应 四、理想气体反应平衡常数的不同表示,一、理想气体反应的等温方程,摩尔反应吉布斯函数： rGm = B B,理想气体反应的等温方程,压力商,标准摩尔反应吉布斯函数 (T，反应物与产物均处于标准态下),二、理想气体反应的标准平衡常数,化学反应平衡： rGm = 0,T、p、W=0 时：,改变 Jp 可改变反应平衡状态，或反应方向,分析：加入廉价的水蒸气减小Jp，得到更多的目的产物,例,三、有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应,平衡时：rGm = B B = 0,结论,有纯凝聚态物质参加的理想气体
4、化学反应，各气相组分的平衡压力商等于标准平衡常数,pCO2为该温度 T 时的分解压力,分解压pCO2=101.325 kPa 时的 T 为分解温度,四、理想气体反应平衡常数的不同表示,Ky 与温度及总压有关,5-3 标准平衡常数与平衡组成的计算,一、标准平衡常数的计算 二、平衡组成的计算,一、标准平衡常数的计算,1、由定义式(标准热力学函数)计算,2、由平衡组成计算,(1) 平衡组成的特点：,只要条件不变，平衡组成不随时间变化,(2)平衡组成的测定方法：,物理法： 测量物理量如：折光率、电导、吸收光等方法,化学法： 反应平衡时，用降温、移走催化剂、或加入溶 剂冲淡测量平衡浓度,计算平衡组成的意
5、义：,(1) 反应没有达到平衡组成时，可以加催化剂等 方法加速反应，以缩短达到平衡的时间；,(2) 反应已达到平衡时，在T、p及原料配比不变 时，不能超过此平衡；,(3) 达到平衡后，可以改变条件提高平衡转化率。,二、平衡组成的计算,计算反应限度常用的定义：,起始n/mol 1 0 0,平衡分压：, = 0.832,结果分析：总压增加，平衡向左移动， 减小,5-4 温度对标准平衡常数的影响,一、范特霍夫(vant Hoff)等压方程 二、等压方程的积分形式,一、范特霍夫(vant Hoff)等压方程,恒压:,说明：,二、等压方程的积分形式,rCp,m = a + bT + cT2,5-5 其它
6、因素对理想气体反应平衡的影响,一、压力的影响 二、惰性组分的影响 三、反应物配比的影响,影响平衡组成的因素分两类：,一、压力的影响,1、B(g) 0 的反应：,2、B(g) 0 的反应：,二、惰性组分的影响,加入惰性组分对各组分平衡分压无影响，不影响平,惰性组分：指不与反应物或产物发生化学反应的组分,加入惰性气体相当于恒温减压，对于 B(g) 0 的反应使平增加，反之亦然,1、恒T 、V条件下：,2、恒T 、p条件下：,三、反应物配比的影响,500C、30.04MPa,结论： 反应物配比等于计量系数之比为最佳配比,当r = n(H2)/n(N2) = 3 时 产物NH3%出现最大值,5-6 真实气体反应的化学平衡,一、真实气体反应的等温方程 二、真实气体反应的标准平衡常数,一、真实气体反应的等温方程,摩尔反应吉布斯函数： rGm = B B,二、真实气体反应的标准平衡常数,
