第五章 化学平衡 Chapter 5.Chemical equilibrium §5-1化学反应的吉布斯函数变化 §5-2理想气体反应等温方程及标准平衡常数 §5-3理想气体反应平衡常数与平衡组成 §5-4标准摩尔反应吉布斯函数计算 §5-5温度对标准平衡常数的影响 §5-6压力和反应物组成对平衡的影响 §5-7同时平衡反应 §5-8真实气体反应平衡衡
第五章 化学平衡 Chapter 5. Chemical equilibrium §5-1化学反应的吉布斯函数变化 §5-2理想气体反应等温方程及标准平衡常数 §5-3理想气体反应平衡常数与平衡组成 §5-4标准摩尔反应吉布斯函数计算 §5-5温度对标准平衡常数的影响 §5-6压力和反应物组成对平衡的影响 §5-7同时平衡反应 §5-8真实气体反应平衡
§5-0引言 用热力学的方法研究化学反应的方向和限度 1、在反应条件下的反应方向和极限产率； 2、改变反应条件如：压力、温度物料配比等，得到 更大的产率； 3、通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率的 幅度
§5--0 引言 用热力学的方法研究化学反应的方向和限度 1、在反应条件下的反应方向和极限产率； 2、改变反应条件如：压力、温度物料配比等，得到 更大的产率； 3、通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率的 幅度。 1、在反应条件下的反应方向和极限产率； 2、改变反应条件如：压力、温度物料配比等，得到 更大的产率； 3、通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率的 幅度
§5-1化学反应的吉布斯函数变化 The Gibbs energy of chemical reactions 复习 反应进度 aA+bB=cC+dD Extent of reaction,ξ V1A1+V2A2+..+VA;+.=0 ∑,A,=0 △n1 △n2 △ni 三：表示反应进行的程度，称为反应进度(Extent of reaction)
§ φ 5-1 化学反应的吉布斯函数变化 The Gibbs energy of chemical reactions 复习 反应进度 Extent of reaction, ξ aA + bB = cC + dD ν1A1 + ν2A2+…. + νiAi +…. =0 ∑ i = 0 i ν i A ξ νν ν = Δ =⋅⋅⋅= Δ = Δ i nn n i 2 2 1 1 ξ：表示反应进行的程度，称为反应进度(Extent of reaction)
个mol反应 反应进行到△n,恰好为各自的计量系数所示的 数量时，称发生了一个单位反应。 dn i= dn=v;dξ 化学反应系统中，当各组分的原始量一定时，反 应到任意瞬间时，各组分的量决定于反应进度ξ
一个mol反应 φ 反应进行到△ni恰好为各自的计量系数所示的 数量时，称发生了一个单位反应。 反应进行到△ni恰好为各自的计量系数所示的 数量时，称发生了一个单位反应。 == 1 Δ ξ ν i n i ξ ν d dn i i = 化学反应系统中，当各组分的原始量一定时，反 应到任意瞬间时，各组分的量决定于反应进度ξ。 dni = νi d ξ
一、摩尔反应吉布斯函数变 The reaction Gibbs energy of molecular T、P,进行一个微小反应时组成不变 dG=∑Ldnp B dn=v:dξ dG=∑4sdna=∑4avsd5 B aG 定义 5 =∑VBB=A,Gm T.P 摩尔反应吉布斯函数变
一、摩尔反应吉布斯函数变 The reaction Gibbs energy of molecular 一、摩尔反应吉布斯函数变 The reaction Gibbs energy of molecular T 、 P，进行一个微小反应时组成不变 B B B dG = ∑ μ dn dn i = ν i d ξ dG μ dn B dξνμ B B B B = ∑ B = ∑ 定义 B mr B B PT G G = Δ= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∑ μν ξ ， -------摩尔反应吉布斯函数变
在一定T、p和组成不变的条件下，1mol 反应的吉布斯函数变，即(OG/)1p称为 摩尔反应吉布斯函数变，用△rGm表示。 A=-△，Gm &G A称为化学亲和势， 即反应推动力。 TP 自发 A=-AGm≥0 平衡
在一定T、p和组成不变的条件下，1mol 反应的吉布斯函数变，即(∂G/∂ξ)T,P称为 摩尔反应吉布斯函数变，用ΔrGm表示。 PT mr G GA , ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ ∂∂ −=Δ−= ξ A称为化学亲和势， 即反应推动力。 = −Δ ≥ 0 GA mr 自发平衡
化学反应的平衡条件 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。 T、p spontaneous )0 dg)T. spontanedus 化学反应的平衡条件： G A,Gm-∑VBuB-O Extent of reaction,ξ
化学反应的平衡条件： Δ r G m =∑ν B μ B=0 化学反应的平衡条件 化学反应的平衡条件 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。 Gibbs energy,G Extent of reaction, ξ 〈 0 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ PT G ， ξ T 、 p spontaneous spontaneous 〉 0 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ PT G ， ξ = 0 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ PT G ， ξ
§5-2等温方程及标准平衡常数 Isothermal equation and the standard equilibrium constant 理想气体化学反应等温方程 Chemical reactions Isothermal equation of perfect gas 理想气体混合物中组分B的化学势：HBuB+RTInPB/p 摩尔反应吉布斯函数变：△，Gm=∑VBB AG=空，=2，+RTn号 =∑Vu+∑RTIn A,Gm=△，Gm+RTlnΠ B
§5-2 等温方程及标准平衡常数 Isothermal equation and the standard equilibrium constant 一、理想气体化学反应等温方程 Chemical reactions Isothermal equation of perfect gas φφ 理想气体混合物中组分B的化学势：μB=μB+RTlnpB/p 摩尔反应吉布斯函数变： ΔrGm=∑ν BμB B B B B B B B B B B B B B B B p p RT p p G RT ν μν νμνμν ∑∑ ∑∑∑ ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ = + ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ =Δ = + ln ln φ φ φ φ B p p RTGG B mrmr ν ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ ln ∏+Δ=Δ φ φ
△，Gm=△Gm+RTlnJp 理想气体化学反应等温方程 理想气体反应的标准平衡常数 The standard equilibrium constant of perfect gas reactions 化学反应平衡 △，Gm=0 △，Gm=A,Gm+RTln(Jp)平衡=0 A,Gm=-RTInKp Kp:理想气体化学反应标准平衡常数
ΔrGm=ΔrGm +RTlnJP ΔrGm=ΔrGm +RTlnJP φ -------------理想气体化学反应等温方程 二、理想气体反应的标准平衡常数 The standard equilibrium constant of perfect gas reactions 二、理想气体反应的标准平衡常数 The standard equilibrium constant of perfect gas reactions 化学反应平衡 ΔrGm=0 KP : 理想气体化学反应标准平衡常数 φ φ ΔrGm = - RTlnKP φ ΔrGm=ΔrGm +RTln(JP ) 平衡 = 0 φ
讨论 1、△G:温度T,反应物，产物均处于标准态下，称 标准摩尔反应吉布斯函数变。 2、KgK(p)平衡Π(PBp)平衡 3、K无量纲，但与计量方程写法有关。 4、T、p、W=O时：△，Gm=-RTIn Kp+RTln Jp 可判别方向。 ①当Jp>Kp: △，Gm>0 反应不能自发地由右向左反应； ②当Jp<Kp:△，Gm0 反应能自发地由右向左反应： ③当J=Kp:△，Gm=0 反应达平衡
讨论 1、 ΔrGm ：温度 T，反应物，产物均处于标准态下，称 标准摩尔反应吉布斯函数变。 2、KP=K =(JP )平衡=∏(pB/p )νB平衡。 3、K 无量纲，但与计量方程写法有关。 4、T、p、W’=0时： ΔrGm= - RTln KP +RTln JP 可判别方向。 φ φφφ φ φ φ ①当JP>KP ： ΔrGm>0 反应不能自发地由右向左反应； ②当JP<KP ： ΔrGm<0 反应能自发地由右向左反应； ③当JP=KP ： ΔrGm=0 反应达平衡。 φ φ