第五章 化学平衡 广东工业大学轻化学院
第五章 化学平衡 广东工业大学轻化学院
摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系 恒温恒压下，dG=∑4dng dng vadg 则dG=∑V4d5→(6G/a5)hn=∑Vs“s=A,Gm A=-△，Gm=-(6G/a5)np 5/mol=1,系统只有产物； 5/mol=0,系统只有反应物； 0<5/mol<1,系统反应物和产物共存
摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系 r m T p r m B T p B B B B B B B B B B A G G dG d G G dG dn dn d , , 则 恒温恒压下， 系统反应物和产物共存。 系统只有反应物； 系统只有产物； 0 / 1, / 0, / 1, mol mol mol
G G 0 aG =0 5. ag T,p 0 5152 /mol
0 1 T p G , G G1 G2 ξ1 ξ2 ξ / mol
a4+bB →cC+dD G,=5(c4e+d:4o)+(-5ia44+b4a) G2=52(cc+d4o)+(1-52au4+b4a） △G=△5(cc+d·4D)-△5(a4A+b4B) 5=0时，只有反应物；5=1时，只有产物：0<5<1时，反应物和产物共存。 AG=AG =(ee+d:4o)-(a4,+b:4a) 单位进度的反应吉布斯函数变
r m C D A B B B C D A B C D A B C D A B c d a b G G G c d a b G c d a b G c d a b 0时，只有反应物； 1时，只有产物；0 1时，反应物和产物共存。 1 1 2 2 2 1 1 1 aA bB cC dD 单位进度的反应吉布斯函数变
摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 吉布斯函数判据 0化学反应自发进行；A=0反应处于平衡；A<0反 应不能自发进行，而是逆向自发进行
摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 r m r m A G G 定义 恒温恒压、非体积功为零 平衡 自发 吉布斯函数判据 0 A称为化学亲和势，简称亲和势。是在恒温恒压及非 体积功为零时化学反应进行的推动力。 A>0化学反应自发进行；A=0反应处于平衡；A<0反 应不能自发进行，而是逆向自发进行
化学反应的等温方程 恒温恒压理想气体 4e=g+RTIn(pB/p代入△，Gn=∑Y4g A,Gn=∑'sg+∑vaRTIn(pa/p） △，G=∑Vah ∑VaRTIn(ps/p）=Rr∑lnpa/p=RTinII(pa/p 压力商J定义为：J。=Πp/p 于是：△，Gm=∑'a+RTInJ,即等温方程。 △，Gm=△，G+RT InJe9=0 其中J称为平衡压力商
化学反应的等温方程 于是： 即等温方程。 压力商 定义为： 代入 恒温恒压理想气体 p B r m B B B p p B B B B B B B B B B B B r m B B B B B B r m B B G RT J J J p p RT p p RT p p RT p p G RT p p RT p p G B B B ln ln ln ln ln ln 其中 p eq称为平衡压力商。 eq r m r m p J G G RT ln J 0 B rGm B B
将平衡压力商称为标准平衡常数(K0) K=Π(p贸/p=J(理想气体) 标准平衡常数与△G关系 △，G9=-RT In Ko 或者Ko=exp(△，G/RT） 等温 方程 △，Gn=△，G+RTInJ。=RTln 气态物质的压力商J。=ΠPg/p B(g) 所有物质的化学势求和△，G=∑'s 标准平衡常数K=几(p品e)/p-J(g) B(g
将平衡压力商称为标准平衡常数（K） G RT K K G RT G K p p J r m r m r m B eq p eq B B ln 或者 exp 标准平衡常数与 关系 理想气体 K p p J g G J p p eq p B g eq B g B r m B B B g p B g B B 标准平衡常数 所有物质的化学势求和 气态物质的压力商 K J RT J J G G RT J RT p eq p p r m r m p ln ln ln
相关化学反应标准平衡常数之间的关系 当几个化学反应之间有线性加和关系时称它们为相关反应 )C(S)+O2(g)-→CO2(g)△，G0,=-RT In K ②)C0g)+0,(g)→C0,g) A,G2=-RT In K (3)C(s)+C02(g)→2CO(g) △，G03=-RTIn K 反应(3)=反应1)-2×反应(2) △，G03=△，G01-2×△，G02 (K)
相关化学反应标准平衡常数之间的关系 当几个化学反应之间有线性加和关系时称它们为相关反应 2 ,3 3 2 2 ,2 2 2 2 ,1 1 3 2 ln ln 2 1 2 1 ln C s CO g CO g G RT K CO g O g CO g G RT K C s O g CO g G RT K r m r m r m 2 2 1 3 ,3 ,1 2 ,2 3 1 2 2 K K K rGm rGm rGm 反应 反应 反应
有凝聚态物质参加的理想气体化学反应，在常压下纯 凝聚态物质的化学势可近似认为等于其标准化学势。 气态物质的压力商J。=Ⅱ(pe/p) B(g) 所有物质的化学势求和△，G岛=∑VB 标准平衡常数K=几(p贸e)/p）=J(g) B(g
有凝聚态物质参加的理想气体化学反应，在常压下纯 凝聚态物质的化学势可近似认为等于其标准化学势。 K p p J g G J p p eq p B g eq B g B r m B B B g p B g B B 标准平衡常数 所有物质的化学势求和 气态物质的压力商
对于有纯固态或纯液态物质参加的理想气体化学反应，如： aA(g)+bB(1)=yY(g)+zZ(s) 在常压下，压力对凝聚态的影响可忽略不计，可认为纯凝聚态物质的化学势就等 于其标准化学势，即4d=8d(cd表示凝聚态)，因此， A.Gm=（yytz）-(auA+bμB） =ylu+RTIn(p:/p)]+zu2-a[u8+RTIn(pA/pe)]-bu8 =(yu+zu2-au-bu8)+RTIn (py/pe) (p/p) =△.G+RT1nJ(g) 平衡时△Gm=0,有 △，G=-RTIn J(g)=-RTIn Ke 因此， K°=J(g) (5.2.9)
