大學(xué)化學(xué)第一章1.3熱學(xué)第二定律1.4化學(xué)平衡.ppt

1、第一章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ),1.1 氣體的 pVT 關(guān)系 (二版P5-8 ，三版P6-12) 1.2 熱力學(xué)第一定律與熱化學(xué) (二版P128128-156，三版P178-164) 1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向 (二版P171-193，三版P135-204) 1.4 化學(xué)平衡 (二版P246-258 ，三版P263-283),1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向(二版P171-193，三版P135-204),1.3.1 熱力學(xué)第二定律 1.3.2 熵變的計(jì)算 1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù),3,1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向 1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P

2、178-186),1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性 自發(fā)過(guò)程：不需外界對(duì)系統(tǒng)做功，就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。 高溫物體向低溫物體的傳熱過(guò)程。 高壓氣體向低壓氣體的擴(kuò)散過(guò)程。,1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P178-186) 1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性,自發(fā)過(guò)程：一定條件下，不需外界做功，能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。 自發(fā)過(guò)程共同的特征 ： 方向性 ：?jiǎn)蜗?，反方向不能自發(fā) 其逆過(guò)程若發(fā)生需環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功 有做功能力但沒（完全）做功 不可逆性 （造成能量品位下降）,自發(fā)過(guò)程都是不可逆過(guò)程。,1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P178-186) 1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性,2. 熱力學(xué)第二

3、定律的表達(dá)方式 (second law of thermodynamics) 敘述1：克勞修斯說(shuō)法-不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其它影響 。 敘述2：開爾文說(shuō)法 -不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌淖兓?表達(dá)了一切自發(fā)過(guò)程（以傳熱過(guò)程，以及功變成熱的過(guò)程舉例）的不可逆性。根本原因是，自發(fā)過(guò)程是能量品位下降的過(guò)程。能量品位一旦下降，就不能升高了。 由此可以判斷自然界所有過(guò)程的方向：向著能量品位下降的方向。 需要引進(jìn)一個(gè)狀態(tài)函數(shù)來(lái)判斷過(guò)程的方向。,1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P178-186) 1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性.熱力學(xué)第二定律的表達(dá)方式

4、,3. 熵以及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 （1）熵的引出 熱溫商： Q/ T 環(huán) 可逆過(guò)程的熱溫商：Qr/T （ Qr/T沿著閉合曲線的環(huán)積分為零） 熵的定義： dS = Qr/T；T系統(tǒng)的溫度; S= (Qr/T) 熵是狀態(tài)函數(shù)。單位： JK-1。 熵的物理意義： 度量系統(tǒng)無(wú)序程度(或混亂度)的函數(shù)。,1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P178-186) 3. 熵以及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,（1）熵的引出 （2）熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 Qr/TQir/T；說(shuō)明同樣始末態(tài)之間，可逆過(guò)程的熱溫商大于不可逆過(guò)程的熱溫商。 dS=Qr/TQir/T；說(shuō)明不可逆過(guò)程系統(tǒng)的熵

5、變大于不可逆過(guò)程的熱溫商。 dSQ/T,-熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,可逆過(guò)程系統(tǒng)做最大功，因此吸最多熱,1.3.1 熱力學(xué)第二定律(二版P171-175，三版P178-186) 3. 熵以及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式（1）熵（2）熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式dSQ/T,（3）熵增原理 絕熱過(guò)程Q=0, Q/T =0: (dS)絕熱0 孤立系統(tǒng)Q=0, Q/T =0 ： (dS)孤立0,（4）熵判據(jù) ：孤立系統(tǒng)=封閉系統(tǒng)+環(huán)境 S孤立0 下列敘述是否正確？錯(cuò)誤之處請(qǐng)糾正。 在可逆過(guò)程中，體系的熵值不變。 封閉系統(tǒng)進(jìn)行不可逆循環(huán)過(guò)程，熵增大。 由熵增原理可知，封閉系統(tǒng)不可能發(fā)生熵減小的過(guò)程。,孤立

6、系統(tǒng)不可能發(fā)生熵減小的過(guò)程熵增原理,也適用于封閉系統(tǒng)的絕熱過(guò)程。,1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向(二版P171-193，三版P135-204),1.3.1 熱力學(xué)第二定律 1.3.2 熵變的計(jì)算 1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù),1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向 1.3.2 熵變的計(jì)算（二版P179-181，三版P188-190） 1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化,例1-9 10mol理想氣體在298K時(shí)等溫膨脹，體積增大10倍，求系統(tǒng)的熵變。 假定膨脹過(guò)程是（1）可逆膨脹；（2）自由膨脹。 解：途徑（1）是可逆過(guò)程，其熱溫商是dS 途徑（2）是不可逆過(guò)程，其熱溫商不是dS， 其熱溫熵為零

7、，而dS不為零,狀態(tài)函數(shù)的改變值與途徑無(wú)關(guān)，所以兩個(gè)途徑的S相同。,1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向 1.3.2 熵變的計(jì)算（二版P179-181，三版P188-190）,1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化 等溫膨脹（壓縮）過(guò)程,無(wú)論過(guò)程是否可逆，該公式都適用,1.3.2 熵變的計(jì)算1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化 2. 化學(xué)變化過(guò)程中熵變的計(jì)算（二版P183-185，三版P192-194）,（1）各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm可以查附錄4得到 Sm ：?jiǎn)挝唬篔K1mol1 注意：Sm（穩(wěn)定單質(zhì)）0,各種物質(zhì)在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm見二版P646，三版P748附錄4： a.同一物質(zhì)，同一溫度 ：S(氣)S(液)S

8、(固) b.同一物質(zhì)，聚集狀態(tài)相同 ：溫度升高，熵值增大,1.3.2 熵變的計(jì)算1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化 2. 化學(xué)變化過(guò)程中熵變的計(jì)算（二版P183-185，三版P192-194）,（1）各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm可以查附錄4得到 Sm ：?jiǎn)挝唬篔K1mol1 注意：Sm（穩(wěn)定單質(zhì)）0,各種物質(zhì)在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm見二版P646，三版P748附錄4： c. 不同物質(zhì)在溫度相同、聚集狀態(tài)相同時(shí) ：分子中微粒多者或組成復(fù)雜者熵值大 d.混合物或溶液的熵大于純物質(zhì)的熵,1.3.2 熵變的計(jì)算 2. 化學(xué)變化過(guò)程中熵變的計(jì)算（二版P183-185，三版P192-194）,（1）各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵S

9、m （2）標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵（變） rSm的計(jì)算 rSm= 生成物的總熵-反應(yīng)物的總熵 =gSm(G)+hSm(H)aSm(A)+bSm(B),aA + bB= gG + hH,1.3.2 熵變的計(jì)算 2. 化學(xué)變化過(guò)程中熵變的計(jì)算（二版P183-185，三版P192-194）,例1-10利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算25時(shí)以下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵。 CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) 解：查二版P646三版P748附錄4 問：能否根據(jù)此反應(yīng)的熵減小，來(lái)判斷該反應(yīng)正向不能進(jìn)行？,答：不能。因?yàn)殪卦鲈磉m用于隔離系統(tǒng)，或封閉系統(tǒng)的絕熱過(guò)程，而該反應(yīng)均不符合。,1.3 熱力學(xué)第二定

10、律與化學(xué)反應(yīng)方向(二版P171-193，三版P135-204),1.3.1 熱力學(xué)第二定律 1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性 2.熱力學(xué)第二定律的表達(dá)方式 3. 熵以及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 1.3.2 熵變的計(jì)算 1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化的熵變的計(jì)算 2. 化學(xué)反應(yīng)的熵變的計(jì)算 1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù) 1.吉布斯函數(shù)（J.W.Gibbs） 2. 吉布斯函數(shù)的判據(jù) 3. 等溫過(guò)程G的計(jì)算 4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算及應(yīng)用 5.化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)（二版P186-193，三版P196-205）,1.吉布斯函數(shù)（J.W.Gibbs）定義：GHT

11、S 由熱力學(xué)第二定律dSQ/T環(huán)可以推出 恒溫恒壓，W=0時(shí)判據(jù)為: G0, G是狀態(tài)函數(shù)；容量性質(zhì)；單位J ；絕對(duì)值無(wú)法測(cè)知 G的意義：等溫等壓W=0的化學(xué)反應(yīng)，向著封閉系統(tǒng)（即化學(xué)反應(yīng)）的吉布斯函數(shù)G減小的方向自發(fā)進(jìn)行，直到G達(dá)到最小值，則該反應(yīng)達(dá)到平衡態(tài)。,1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向(二版P171-193，三版P135-204),1.3.1 熱力學(xué)第二定律 1.自發(fā)過(guò)程的不可逆性 2.熱力學(xué)第二定律的表達(dá)方式 3. 熵以及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 1.3.2 熵變的計(jì)算 1.理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化的熵變的計(jì)算 2. 化學(xué)反應(yīng)的熵變的計(jì)算 1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù) 1.

12、吉布斯函數(shù)（J.W.Gibbs） 2. 吉布斯函數(shù)的判據(jù) 3. 等溫過(guò)程G的計(jì)算 4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算及應(yīng)用 5.化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)（二版P186-193，三版P196-205） 3. 等溫過(guò)程G的計(jì)算,（1）定義：G = H-TS ； 等溫時(shí)G = H-T S （）理想氣體等溫過(guò)程： 焓不變,例1-10 1mol理想氣體在298K時(shí)由1000kPa等溫膨脹至100kPa。假設(shè)過(guò)程為 可逆膨脹； 在恒外壓100kPa下膨脹； 向真空膨脹。計(jì)算各過(guò)程的Q、W、U、H、 S和G。 解：X與途經(jīng)無(wú)關(guān)，三個(gè)途經(jīng)的值相同。 U=H=0, S=nRl

13、n10, G=-T S 三個(gè)途徑的 熱不同，功不同，分別計(jì)算。 各途徑的Q = -W,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù),1.吉布斯函數(shù)（J.W.Gibbs） 2. 吉布斯函數(shù)的判據(jù) 3. 等溫過(guò)程G的計(jì)算 4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算及應(yīng)用 5.化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的計(jì)算及應(yīng)用（二版P192，三版P201）,（1）定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成 1 摩爾某物質(zhì)時(shí)的化學(xué)反應(yīng)吉布斯函數(shù)變，稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù) 符號(hào)：fGm(B) ；kJmol1 ；298.15K fGm(穩(wěn)定單質(zhì)) = 0 f

14、Gm（H+,aq）=0 (2)化學(xué)反應(yīng)在298K的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm（298K)的計(jì)算 由各組分在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)fGm(B)計(jì)算,aA + bB = gG + hH rGm=gfGm(G)+hfGm(G) - afGm(A)+bfGm(B),標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的用途：近似判斷化學(xué)反應(yīng)在常壓下進(jìn)行的方向。,1.3.2 熵變的計(jì)算 2. 化學(xué)變化過(guò)程中熵變的計(jì)算（二版P183-185，三版P192-194）,例1-11利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算25時(shí)以下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)，并大致判斷反應(yīng)方向。 CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l

15、) 解：查二版P646三版P748附錄4,答： rGm 0，可大致判斷反應(yīng)正向進(jìn)行。,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的計(jì)算及應(yīng)用（二版P192，三版P201）,(1) 定義 (2)化學(xué)反應(yīng)在298K的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm（298K)的計(jì)算 由各組分在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)fGm(B)計(jì)算 根據(jù)定義式計(jì)算 G=H-TS 等溫過(guò)程：G=H-TS,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的計(jì)算及應(yīng)用（二版P192，三版P201）,(1) 定義 (2)化學(xué)反應(yīng)在298K的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm（298K)的計(jì)算

16、(3)化學(xué)反應(yīng)在任意溫度T的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm（T)的計(jì)算,近似處理： rSm(T)rSm(298K）,rHm(T)rHm(298K),1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)4.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的計(jì)算及應(yīng)用（二版P192，三版P201）,例1-12 計(jì)算CaCO3(S) =CaO(S) + CO2 (g) 在298K時(shí)的rGm ，并粗略判斷在常壓狀態(tài)下，在298K時(shí)該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。若使CaCO3分解，應(yīng)控制反應(yīng)溫度在什么范圍？ 解：查附錄4,若使反應(yīng)進(jìn)行，需使rGm（T) 0,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)5.化學(xué)反應(yīng)方向的近似判斷,注：非自發(fā)化學(xué)反應(yīng)不是不能進(jìn)行，

17、而是W=0時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行，但可以在電解池中進(jìn)行（環(huán)境做電功）。,1.3.3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù),5.化學(xué)反應(yīng)方向的判斷 恒溫恒壓只做體積功的化學(xué)反應(yīng) rGm,標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm的用途：近似判斷化學(xué)反應(yīng)在常壓下進(jìn)行的方向，若精確判斷需要計(jì)算rGm。,第一章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ),1.1 氣體的 pVT 關(guān)系 1.2 熱力學(xué)第一定律與熱化學(xué) 1.3 熱力學(xué)第二定律與化學(xué)反應(yīng)方向 1.4 化學(xué)平衡 (二版P246-258 ，三版P263-283),1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版P263-283）,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1. 化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫

18、式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 3. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的理論計(jì)算 4. 用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷化學(xué)反應(yīng)方向和限度 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng),1.4 化學(xué)平衡 （二版P246-258，三版P263-283） 1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),1. 化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡(chemical equilibrium) 可逆反應(yīng) (reversible reaction) : 可逆反應(yīng)的表示 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),化學(xué)平衡的特征：各物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而改變 熱力學(xué)： rGm = 0 動(dòng)力學(xué)： 正 = 逆 化學(xué)平衡：動(dòng)態(tài)平衡，是可逆反應(yīng)的最終狀態(tài)，是達(dá)到的限度

19、。,1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版P263-283）,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1. 化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 3. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的理論計(jì)算 4. 用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷化學(xué)反應(yīng)方向和限度 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng),1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),分壓（反應(yīng)）商J rGm(T)= rGm (T) + RTlnJ 平衡時(shí)：rGm=0，各物質(zhì)的分壓是平衡分壓，且平衡分壓商是常數(shù)，令,aA(g) + bB(g) = gG(g) + hH(g) p(B)為化學(xué)反應(yīng)中氣態(tài)

20、物質(zhì)B的分壓，p(B)/p稱為B的相對(duì)壓力 方次為化學(xué)反應(yīng)方程式中各物質(zhì)前面的系數(shù)。 rGm為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)的反應(yīng)吉布斯函數(shù)變， rGm為所有物質(zhì)混在一起，各分壓為pB時(shí)的反應(yīng)吉布斯函數(shù)變,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 247,K-標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的意義： K 值越大，表示反應(yīng)正向進(jìn)行得越徹底 影響K 的因素：與反應(yīng)的本性和反應(yīng)的溫度有關(guān)，與各組分的濃度（分壓）無(wú)關(guān)，與反應(yīng)所處的壓力無(wú)關(guān)。 分壓商J與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K 區(qū)別： K 是常數(shù)，J是變量 當(dāng)平衡狀態(tài)時(shí)：J = K ， rGm=， 當(dāng)不在平衡狀態(tài)時(shí)， JK ， rGm,aA(g) + bB(g

21、) = gG(g) + hH(g),rGm(T)= rGm (T) + RTlnJ,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 關(guān)于正確使用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K的表達(dá)式,（1） K表達(dá)式可直接根據(jù)化學(xué)計(jì)量方程式寫出 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g),（2） K 一定與化學(xué)反應(yīng)方程式匹配，否則錯(cuò)誤。 （3） 純固體、純液體和稀溶液的溶劑，其濃度視為常數(shù)，不寫進(jìn)K 表達(dá)式中。,CaCO3（s） CaO(s) + CO2 (g) K = peq(CO2)/p ,1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版P263

22、-283）,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1. 化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 3. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的理論計(jì)算 4. 用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷化學(xué)反應(yīng)方向和限度 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng),1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)3. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的理論計(jì)算,例1-12計(jì)算CaCO3(S) =CaO(S) + CO2 (g) 在298K時(shí)的K 。已知298K時(shí)rGm =130.2kJ/mol 解：,認(rèn)為該反應(yīng)正向進(jìn)行得很不徹底,298K時(shí)反應(yīng)不能發(fā)生,看做單向反應(yīng)。,1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版P263-283）,1.4

23、.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1. 化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡 2. 化學(xué)反應(yīng)等溫式和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 3. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的理論計(jì)算 4. 用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷化學(xué)反應(yīng)方向和限度 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng),1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 4. 用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷化學(xué)反應(yīng)方向和限度,J K ，rGm(T)0 逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；使J減小，當(dāng)J= K 時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡態(tài) J= K ，rGm(T)=0 系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。,K 是常數(shù)，J隨著反應(yīng)系統(tǒng)各物質(zhì)的分壓不同而有不同值,例1-13 CO(g) + H2O (g) = CO2 (g)+ H2 (g) 的K(973K

24、)=0.71，如果各物質(zhì)的分壓都為1.5105Pa，判斷反應(yīng)方向。 解： 區(qū)別rGm與rGm的意義和用途。 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 rGm(T)= RTln(Q/K) , lnK(T)= rGm(T)/RT 當(dāng)rGm 40kJ/mol時(shí)，即K 0 ，認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)不能發(fā)生，是單向（逆向進(jìn)行到底）反應(yīng)。 當(dāng)rGm -40kJ/mol時(shí)，即K ，認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)能進(jìn)行到底，是單向反應(yīng)。 當(dāng)K與1相差不大時(shí)：是可逆反應(yīng)，調(diào)節(jié)Q 改變化學(xué)反應(yīng)方向,1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版P263-283）,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.確定平衡常數(shù) 2. 已知平

25、衡常數(shù)，計(jì)算平衡組成以及反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng),1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算,1. 確定平衡常數(shù) 2.已知平衡常數(shù)，計(jì)算平衡組成以及反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 =（某反應(yīng)物已經(jīng)轉(zhuǎn)化的量/某反應(yīng)物的起始量）100%,1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算,例1-15使1.10molSO2與0.9molO2混合物在853K和100kPa以V2O5為催化劑的條件下反應(yīng)。反應(yīng)達(dá)平衡后，測(cè)得混合氣體中剩余氧氣為0.53mol。試求該溫度下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K 。 解：這是恒壓反應(yīng),2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3(g) 起始nB/mol 1.10 0.90 0

26、 剩余nB/mol待求 0.53 待求 nB/mol -0.74 -0.37 0.74 平衡時(shí)nB/mol0.36 0.53 0.74 平衡時(shí)總物質(zhì)的量=0.36+0.53+0.74=1.63 平衡時(shí)yB 0.221 0.325 0.454 平衡時(shí)pB/kPa 22.1 32.5 45.4,1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算,例1-161133K時(shí)CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)的K=4.5510-3，反應(yīng)開始時(shí)將CO和H2通入密閉容器中，CO (g)的分壓為101.0kPa，H2(g)的分壓為203.0kPa 。求平衡時(shí)各氣體的分壓及CO(g)的轉(zhuǎn)化率。 解：這是恒容反應(yīng)，各

27、氣體分壓的變化關(guān)系等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以用分壓計(jì)算更簡(jiǎn)便。 設(shè)CO分壓的變化為-x(kPa),CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) 起始pB/kPa 101.0 203.0 0 0 pB/kPa x -3x x x 平衡時(shí)pB/kPa 101-x 203-3x x x,可用試算法求出x=13.2,(CO)=13.2/101=0.131,實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc,若已知以下反應(yīng)各物質(zhì)的平衡濃度CB，求實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc 2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3(g) 平衡時(shí)CB/ 0.0300 0.115 0.170 (moldm3),1.4 化學(xué)平衡（二版P246-258，三版

28、P263-283）,1.4.1 化學(xué)平衡與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 1.4.2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng) 1.平衡移動(dòng)的方向 2.各組分濃度的改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響 3.壓力（系統(tǒng)總壓）對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響 4.溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響 5.呂查德里原理（平衡移動(dòng)原理）,1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng)252 1.平衡移動(dòng)的方向,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)， J=K ；若此時(shí)改變了各物質(zhì)的濃度（改變反應(yīng)的壓力，或添加或取出某組分），則使J改變，而K不變，使二者不再相等，就會(huì)繼續(xù)反應(yīng)，稱為平衡移動(dòng)了。 若改變反應(yīng)的溫度，則使K改變，而J不變，使二者不再相等，也繼續(xù)反應(yīng)，平衡也發(fā)生移動(dòng)。, JK；逆向自發(fā)，即平衡向左移動(dòng),1.4.3 化學(xué)平衡的移動(dòng) 2. 各組分濃度的改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,例1-15使1.10molSO2與0.9molO2混合物在853K和100kPa以V2O5為催化劑的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡后（溫度、總壓不變）。測(cè)得混合氣體中剩余氧氣為0.53mol。試求該溫度下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 。 若再加入1molO2，問平衡移動(dòng)的方向,2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3(g) 起始nB/mol 1.10 0.90 0 剩余nB/mol待求 0.53 待求 n