第六章化学平衡
第六章 化学平衡
引言 单向反应 所有的化学反应都可以认为是既能正向进行, 亦能逆向进行; 但在有些情况下,逆向反应的程度是如此之 小,以致可略去不计; 这种反应我们通常称之为“单向反应
引言 单向反应 • 所有的化学反应都可以认为是既能正向进行， 亦能逆向进行； • 但在有些情况下，逆向反应的程度是如此之 小，以致可略去不计； • 这种反应我们通常称之为“单向反应”
例如: 常温下,将2份H2与1份O2的混合物用电火花引 爆,就可转化为水。 此时用通常的实验方法无法检测到所剩余的氢和氧 的数量。 但是当温度高达1500°c时,水蒸汽却可有相当程度 分解为O2和H2° 即在通常条件下,氢气和氧气燃烧反应逆向进行的 程度很小 而在高温条件下,反应逆向进行的程度就相当明显
• 常温下，将 2 份 H2与 1 份 O2 的混合物用电火花引 爆，就可转化为水。 • 此时用通常的实验方法无法检测到所剩余的氢和氧 的数量。 • 但是当温度高达 1500C 时，水蒸汽却可有相当程度 分解为 O2和 H2。 • 即在通常条件下，氢气和氧气燃烧反应逆向进行的 程度很小； • 而在高温条件下，反应逆向进行的程度就相当明显。 例如：
可逆反应 定条件下,化学反应在正向和逆向均有一定 程度的发生,反应物和生成物同时存在。 所有的可逆反应在进行一定时间以后均会达到 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。 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
可逆反应 • 一定条件下，化学反应在正向和逆向均有一定 程度的发生，反应物和生成物同时存在。 • 所有的可逆反应在进行一定时间以后均会达到 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。 • 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
注意 可逆反应中的可逆”,不是热力学意义上 的可逆过程(即无限缓慢的准静态过程), 而仅指反应物、产物转化方向的可逆性。 关注:化学反应限度 定条件下,不同的化学反应能进行的程度 很不相同;同一化学反应,在不同条件下 其进行的程度也可能有很大差异
注意 • 可逆反应中的“可逆” ，不是热力学意义上 的可逆过程（即无限缓慢的准静态过程）， 而仅指反应物、产物转化方向的可逆性。 关注：化学反应限度 • 一定条件下，不同的化学反应能进行的程度 很不相同；同一化学反应，在不同条件下， 其进行的程度也可能有很大差异
本章学习内容 用热力学基本原理和规律来研究化学反应 反应进行的方向 达到平衡的条件 平衡时物质的数量关系 随条件的改变 学习重点: 反应Gbs自由能与标准反应Gbbs自由能 化学势与平衡常数
本章学习内容： 用热力学基本原理和规律来研究化学反应 -- 反应进行的方向 -- 达到平衡的条件 -- 平衡时物质的数量关系 -- 随条件的改变 学习重点： -- 反应Gibbs自由能与标准反应Gibbs自由能 -- 化学势与平衡常数
注意 热力学平衡态性质,只由状态决定,与过 程无关,受状态参量如温度和压力影响 不涉及反应动力学和速率,即反应进行的 快慢和历程 定条件下达到平衡,提高产率可以通过 改变条件,与动力学无关
注意： 热力学平衡态性质，只由状态决定，与过 程无关，受状态参量如温度和压力影响 • 不涉及反应动力学和速率，即反应进行的 快慢和历程 • 一定条件下达到平衡，提高产率可以通过 改变条件，与动力学无关
第一节平衡条件和平衡常数 反应Gbs自由能 在一定的温度和压力的条件下,自发变化的 方向是向着Gbbs自由能减小的方向 计算反应混合物(反应物和产物的混合物)的 Gibs自由能,当 Gibbs自由能达到最小时,反 应即达到平衡, Gibbs自由能达到最小时反应 混合物的组成即化学反应平衡的组成
第一节 平衡条件和平衡常数 一、反应Gibbs自由能 • 在一定的温度和压力的条件下，自发变化的 方向是向着Gibbs自由能减小的方向 • 计算反应混合物(反应物和产物的混合物)的 Gibbs自由能，当Gibbs自由能达到最小时，反 应即达到平衡，Gibbs自由能达到最小时反应 混合物的组成即化学反应平衡的组成
反应 Gibbs自由能 dD+eE分∫F+gG ∑BVaB=0 反应进度d5== g dG=-SdT+vdp+∑g脚BdnB Tp一定 dG=∑ BPb an B=∑ BHB VB di
d D + eE f F + g G SB nB B = 0 B D E F G dnB g dn f dn e dn d dn d n = = = − = − 反应进度 = 一、反应Gibbs自由能 dG = − SdT + Vdp + SB mB dnB T,p一定 dG = SB mB dnB = SB mBnB d
反应 Gibbs自由能 Tp一定:dG=ΣB"dnB=∑脚gvgd 0 合物的组成即活度有关, 因而与反应进度有关 △G=0 Extent of reaction a
一、反应Gibbs自由能 dG = SB mB dnB = SB mBnB d r m B B B T p G G = n m , T,p一定: 0 逆向 =0 平衡 mB = mB (T, p, aB ()) 反应Gibbs自由能rGm不仅 是T,p的函数，也与反应混 合物的组成即活度有关， 因而与反应进度有关