化學(xué)反應(yīng)方向和程度

*1關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方向和程度*2【本章要點(diǎn)】1、掌握熵、吉布斯函數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)熵、標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)等基本概念；理解熵的物理意義。2、掌握化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)熵變和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變的計(jì)算；掌握化學(xué)反應(yīng)方向的自由能判據(jù)。3、明確平衡常數(shù)的意義；掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算；掌握反應(yīng)熵判據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變間的關(guān)系式；掌握濃度、壓力、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。4、掌握多重平衡規(guī)則。第2頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*3§2-1化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變

一、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性經(jīng)驗(yàn)告訴我們，自然界的許多變化過(guò)程都有一定的方向性，比如：水會(huì)自動(dòng)地從高處流向低處；熱是從高溫的物體傳到低溫的物體。

水流動(dòng)：高處→低處熱傳導(dǎo)：高溫→低溫第3頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*4

這些變化都不需要借助外力，一旦啟動(dòng)就能自發(fā)地進(jìn)行，故稱為自發(fā)過(guò)程。自發(fā)過(guò)程的逆過(guò)程非自發(fā)。

自發(fā)過(guò)程的共同特點(diǎn)：它們都是向著能量降低的方向進(jìn)行的。這是自然界的一條基本變化規(guī)律：體系傾向于取得最低的能量狀態(tài)。

第4頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*5許多化學(xué)反應(yīng)也是自發(fā)進(jìn)行的，比如：鐵生銹、碳燃燒、一些沉淀反應(yīng)等等。它們的逆向反應(yīng)也不會(huì)自發(fā)進(jìn)行。那么為什么有的可以自發(fā)進(jìn)行，有的不能？這些自發(fā)反應(yīng)的推動(dòng)力是什么呢？第5頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*6二、熵及反應(yīng)的熵變熵（S）是一個(gè)體系混亂度的量度。

熱力學(xué)中用熵這個(gè)函數(shù)來(lái)表示體系中物質(zhì)粒子的混亂度。

1、熵（S）(entropy

)

★熵的單位：自然界中一切變化的方向，除了傾向于能量最低狀態(tài)外，還有一個(gè)規(guī)律，就是傾向于取得最大的混亂度。比如，我們將墨水滴入水中，會(huì)自動(dòng)分散，增加混亂度。第6頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*7體系的混亂度越大，它的熵值就越大。系統(tǒng)內(nèi)組成物質(zhì)的粒子的混亂度與粒子的熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著溫度的降低，粒子的熱運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，混亂度減少，熵值減少。在熱力學(xué)溫度0K時(shí)，純物質(zhì)最完整晶體中，組成粒子的排列是整齊有序的。可以認(rèn)為熱運(yùn)動(dòng)停止。因此，規(guī)定：逼近0K

到達(dá)0KNeArS0＝0（下標(biāo)0為0K）——熱力學(xué)第三定律。（Thethirdlawofthermodynamics

）第7頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*8S0＝0（下標(biāo)0為0K）熱力學(xué)第三定律：在絕對(duì)零度（0K）時(shí)，任何純物質(zhì)的完整晶體，其組分粒子都處于完全有序的排列狀態(tài)，規(guī)定它的熵值為0。第8頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*9

粒子的數(shù)目越多；粒子的活動(dòng)范圍越大，體系的微觀狀態(tài)數(shù)越多，體系的混亂度越大。第9頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*10ΔS＝ST－S0＝ST將純物質(zhì)從0K升到T，測(cè)量此過(guò)程的熵變量ΔS，則：ST—該物質(zhì)在溫度T時(shí)的熵值，稱絕對(duì)熵值思考：怎樣求任一溫度下物質(zhì)的熵值ST?（2）在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，一摩爾純物質(zhì)的熵值叫做摩爾絕對(duì)熵，簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)熵，用

表示。熱力學(xué)第三定律規(guī)定：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算求得的各種物質(zhì)在指定溫度T的熵值稱之為絕對(duì)熵值。第10頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*11一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵第11頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*12一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵第12頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*13一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵第13頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*142、影響熵值大小的因素

(1)同一物質(zhì)，(2)(體系的)溫度：物質(zhì)在高溫時(shí)的熵值大于低溫時(shí)的熵值：S?高溫＞S?低溫T/K2984005001000S?298(J·K-1·mol-1)27.334.941.266.7例如：鐵，在下列個(gè)溫度下熵值第14頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*15(3)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)：組成、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的分子熵值大于簡(jiǎn)單分子的熵值。

CH4(g)C2H6(g)C3H8(g)186229270

S?298(J·K-1·mol-1)第15頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*163、化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算

對(duì)于任一化學(xué)反應(yīng)：aA+bB=yY+zZ統(tǒng)一表示為：第16頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*17【例】

計(jì)算反應(yīng)在298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熵變。解：=130.574+222.96-2×186.80

=-20.07J·K-1·mol-1

ΔrS?298=S?298(H2,g)+S?298(Cl2,g)-2S?298(HCl,g)第17頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*18【例】計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變?chǔ)298θ和標(biāo)準(zhǔn)熵變?chǔ)298θ解：第18頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*19

該反應(yīng)也是一個(gè)熵增的反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果是熵值增大，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；

這個(gè)反應(yīng)到底能不能自發(fā)進(jìn)行呢？實(shí)驗(yàn)證明：T＞1111K時(shí)，可以自發(fā)進(jìn)行；而在1111K以下，反應(yīng)是非自發(fā)的。上述的結(jié)果也證明，單靠熵值的變化難以確定反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行。第19頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*20三、化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變

1.吉布斯函數(shù)（自由能）

吉布斯函數(shù)的定義：G＝H－T·S

與H類(lèi)似，G也是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，代表體系的一種能量狀態(tài)。第20頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*21ΔG＝ΔH－T·ΔS——吉布斯—亥姆霍茲公式

2.吉布斯—亥姆霍茲公式

ΔG稱之為吉布斯函數(shù)變（自由能變），在恒溫恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其吉布斯函數(shù)變可以寫(xiě)成：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)：

第21頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*22解：首先，查表計(jì)算反應(yīng)的CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)ΔfH?298/kJ·mol-1

-1206.92-635.09-393.50S?298/J·K-1·mol-1+

92.939.75213.64

【例】在298K、1500K時(shí)的

求ΔH?298=-635.09-393.50-(-1206.92)=178.33kJ·mol-1ΔS?298=39.75+213.64-92.9=160.5

J·K-1·mol-1第22頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*23再根據(jù)吉布斯公式：1500K時(shí)，第23頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*243.標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)：在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變，叫該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)——ΔfG?T

熱力學(xué)規(guī)定：（1）標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)ΔfG298θ為0；（2）標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，水合氫離子的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)ΔfG298θ[H+,(aq)]為0。第24頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*25第25頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*26【例】在298K的

求

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔfG?298

/kJ·mol-1

-1128.84-604.04-394.36解：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA+bB=yY+zZ標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，吉布斯函數(shù)變（自由能變）計(jì)算公式為：第26頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*274.熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷ΔG＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；

ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行（逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行）；ΔG=0，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。第27頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*28例如，剛才的例子：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)298K（低溫）：

∴反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

1500K（高溫）：∴反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

第28頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*29實(shí)際上，只要溫度高到使反應(yīng)就可以自發(fā)進(jìn)行，即：

∴溫度必須達(dá)到1111K以上，分解反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行。

計(jì)算自發(fā)反應(yīng)的最低溫度：第29頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*30例：在室溫下，金屬銅線暴露于空氣中時(shí)，其表面逐漸覆蓋一層黑色氧化銅CuO。當(dāng)此時(shí)銅線被加熱超過(guò)一定溫度時(shí)，黑色氧化物就轉(zhuǎn)化為紅色氧化物Cu2O，在更高溫度時(shí)，氧化物覆蓋層會(huì)逐漸消失，若反應(yīng)是在標(biāo)準(zhǔn)壓力條件下進(jìn)行的。試從化學(xué)熱力學(xué)觀點(diǎn)簡(jiǎn)單說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)在加熱后所發(fā)生的現(xiàn)象。

解：依題意有：2CuO(s)

Cu2O(s)+1/2O2(g)(1)

fH

298/kJ·mol-1-157.3-168.60S

298/J·K-1·mol-142.63

93.14

205.03

Cu2O(s)

2Cu+1/2O2(g)

(2)-168.60093.1433.15205.03第30頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*31

H

1=-168.6+0-2(-157.3)=146.0kJ·mol-1

H

2=0+0-(-168.6)=168.6kJ·mol-1

S

1=110.40(J·K-1·mol-1)

S

2=75.68(J·K-1·mol-1)。

G

<0為自發(fā)反應(yīng)的條件，隨著溫度的升高，第一步反應(yīng)先達(dá)到

G

<0，故黑色氧化銅先分解為紅色氧化物Cu2O，當(dāng)在更高溫度下時(shí)，第二步反應(yīng)亦達(dá)到自發(fā)進(jìn)行條件，此時(shí)紅色氧化物便分解生成單質(zhì)Cu。第31頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*32例：煤燃燒時(shí)含硫的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為SO2和SO3，造成對(duì)大氣的污染。試用熱力學(xué)數(shù)據(jù)說(shuō)明可以用CaO吸收SO3，以消除煙道廢氣的污染。解：第32頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*33△Gθ<0,所以，在298K時(shí)反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。設(shè)最高可以自發(fā)進(jìn)行的溫度為T(mén),則：

所以在低于2130K(1857℃)時(shí)可以用CaO吸收SO3，從而消除煙道廢氣的污染。

作業(yè)：P462、3、5

第33頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*34

解：

CO2(g)=C(s)+O2(g)

ΔfG298?

/kJ·mol-1-394.400

ΔG298?=∑(

iΔfG298?)生成物-

∑(

iGfH298?)反應(yīng)物

=394.4kJ·mol-1如果將CO2

C+O2，則會(huì)減小溫室效應(yīng)及解決世界能源短缺的問(wèn)題，反應(yīng)能否實(shí)現(xiàn)？反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行&溫室效應(yīng)問(wèn)題-CO2有效利用中的化學(xué)問(wèn)題方案一？計(jì)算一下什么溫度條件下可以轉(zhuǎn)化第34頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*35？計(jì)算一下什么溫度條件下可以轉(zhuǎn)化

H

298

>0,

S

298

<0,

G

=

H

-T

S

恒為正值，無(wú)法轉(zhuǎn)化，此反應(yīng)不能進(jìn)行。解：

CO2(g)=C(s)+O2(g)

/kJ·mol-1-393.50

0

213.645.74205.03第35頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*36

解：

CO2+

CH4

2CO+2H2

ΔfG298?

/kJ·mol-1-394.4-50.8-137.20

ΔG298?=∑(

iΔfG298?)生成物-

∑(

iGfH298?)反應(yīng)物

=2×（-137.2）-（-394.4）-（-50.8）=170.8>0

如果將CO2+

CH4

2CO+2H2，則會(huì)減小溫室效應(yīng)及解決世界能源短缺的問(wèn)題，反應(yīng)能否實(shí)現(xiàn)？反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行&溫室效應(yīng)問(wèn)題-CO2有效利用中的化學(xué)問(wèn)題方案二？計(jì)算一下什么溫度條件下可以轉(zhuǎn)化第36頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*37？計(jì)算一下什么溫度條件下可以轉(zhuǎn)化解：溫度高于964K（691℃），反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。第37頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*38第38頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*39§2-2化學(xué)反應(yīng)的程度和化學(xué)平衡

絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都不會(huì)進(jìn)行到底，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，就不會(huì)再繼續(xù)了，這一類(lèi)的反應(yīng)，都是可逆反應(yīng)。

第39頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*40一、可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡1、可逆反應(yīng)(reversiblereaction)

在同一條件下，既能向一個(gè)方向進(jìn)行，又能向相反方向進(jìn)行的反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。

嚴(yán)格地說(shuō)，可以認(rèn)為所有的化學(xué)反應(yīng)都具有一定的可逆性，從微觀的角度來(lái)看，反應(yīng)物分子可以發(fā)生有效碰撞，結(jié)合成產(chǎn)物分子；同時(shí)，產(chǎn)物分子也可以發(fā)生碰撞，再結(jié)合成反應(yīng)物分子，這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)在進(jìn)行：反應(yīng)物產(chǎn)物。（“→”正反應(yīng)；“←”逆反應(yīng)）第40頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*41開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，還沒(méi)有NH3產(chǎn)生，N2和H2的濃度是最大的，這個(gè)時(shí)候正反應(yīng)的速率也最大：

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物不斷轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，N2和H2的濃度不斷減小，正反應(yīng)的速率越來(lái)越小，而NH3的濃度不斷增大，所以逆反應(yīng)的速率越來(lái)越大：

最典型的可逆反應(yīng)的例子是合成氨的反應(yīng)：773K，300atm下產(chǎn)率26.4％第41頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*42當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到某一程度，正好達(dá)到：

即在相同的時(shí)間內(nèi)，有多少N2和H2分子反應(yīng)生成NH3分子，就有多少NH3分子分解產(chǎn)生相同數(shù)目的N2和H2分子。因此，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度都不再隨時(shí)間而改變。那么，可逆反應(yīng)的這種狀態(tài)，就稱為化學(xué)平衡狀態(tài)：正逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)體系所處的狀態(tài)，此時(shí)，ΔG=0。

第42頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*43（1）

（2）動(dòng)態(tài)平衡

從表面看，處于化學(xué)平衡狀態(tài)的體系反應(yīng)似乎停止了，實(shí)際上，正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，只不過(guò)速率相等，宏觀上看上去體系沒(méi)有變化。因此，化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)，不是靜止的。

2、化學(xué)平衡(ChemicalEquilibrium)

【特點(diǎn)】第43頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*44（3）有條件的、相對(duì)的平衡（—條件改變，平衡改變）

如果反應(yīng)的溫度、壓力或者濃度發(fā)生了變化，平衡將被打破，反應(yīng)會(huì)朝著某個(gè)方向繼續(xù)進(jìn)行，一直到新的平衡狀態(tài)。

第44頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*45二、平衡常數(shù)(EquilibriumConstant)

1、平衡常數(shù)Kc—濃度平衡常數(shù)（c：平衡濃度，單位mol·dm-3）

可逆反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，產(chǎn)物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就叫做平衡常數(shù)。第45頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*46如果是氣體反應(yīng)，可以用平衡時(shí)各組分氣體的分壓來(lái)代替濃度，這時(shí)的平衡常數(shù)叫做壓力平衡常數(shù)：

p—平衡分壓，單位：Pa第46頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*47注意：Kc、Kp一般都有單位，但習(xí)慣上不寫(xiě)出來(lái)（Kc一般不等于Kp）。

【例】

一定條件下達(dá)到平衡，濃度平衡常數(shù)和壓力平衡常數(shù)如下：

第47頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*48對(duì)于任一可逆反應(yīng)：平衡時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示為：c—平衡濃度，單位mol·dm-32、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：

K?規(guī)定：實(shí)際上，在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中，濃度采用了相對(duì)濃度c/cθ第48頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*49因此：第49頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*50若是氣體分壓，都除以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力：

從上面的規(guī)定可以看到，所謂的相對(duì)濃度實(shí)際上是：將濃度轉(zhuǎn)換為1mol的倍數(shù)，相對(duì)分壓就是將壓力轉(zhuǎn)化為1atm（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）的倍數(shù)。（用K?來(lái)表示平衡常數(shù)時(shí)，氣體都用

而不用

來(lái)表示第50頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*51在Kp中，p的單位是Pa，Kθ中壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的倍數(shù)，因Pθ=1.01325×105Pa,因此：第51頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*52注意：1）計(jì)算時(shí)使用的濃度和分壓為平衡濃度、平衡分壓。

K?是一個(gè)無(wú)量綱的量。2）一般如果不作說(shuō)明，提到的平衡常數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。3）對(duì)有固體或純液體參加的反應(yīng)，固體或純液體的濃度視為常數(shù)1，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中。第52頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*534)溶劑的濃度視為常數(shù)1，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中。5）對(duì)于既有氣體，又有溶液的情況，溶液中的組分一定用相對(duì)濃度表示，氣相一定要用相對(duì)分壓表示。第53頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*546）平衡常數(shù)表達(dá)式必須與反應(yīng)方程式一一對(duì)應(yīng)：第54頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*553、平衡常數(shù)的意義①平衡常數(shù)是反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志

據(jù)其表達(dá)式可知：K

值越大，表明該反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)產(chǎn)物的平衡濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，說(shuō)明正反應(yīng)的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；相反，平衡常數(shù)越小，說(shuō)明正反應(yīng)程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。②平衡常數(shù)是反應(yīng)的特征常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)

對(duì)于給定的反應(yīng)，只要溫度一定，平衡常數(shù)就是定值，與反應(yīng)物初始濃度、反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，稱之為熱力學(xué)常數(shù)。第55頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*56——反應(yīng)商對(duì)于可逆反應(yīng)：，c為任意狀態(tài)濃度反應(yīng)商判據(jù)：4、反應(yīng)商(reactionquotient)第56頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*575.熱力學(xué)等溫方程根據(jù)熱力學(xué)的推導(dǎo)：

——熱力學(xué)等溫方程

△G--反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變，J·mol-1△Gθ--

反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變，J·mol-1；R--標(biāo)準(zhǔn)氣體摩爾常數(shù)，8.314J·K-1·mol-1T--絕對(duì)溫度，K；Q--反應(yīng)商。第57頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*58當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)：ΔG=0則：∴6、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變的關(guān)系

第58頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*59將上式代入熱力學(xué)等溫方程：Q<K?

反應(yīng)正向進(jìn)行Q>K?

反應(yīng)逆向進(jìn)行Q=K?

反應(yīng)達(dá)平衡從上式，不難看出：第59頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*60【例】

某一溫度下，一反應(yīng)體系處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，其K?＞1，判斷該反應(yīng)的方向。

解：∴反應(yīng)正向進(jìn)行。

第60頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*617、有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算

反應(yīng)的K?；N2、H2的起始量N2和H2的轉(zhuǎn)化率

【例】合成氨反應(yīng)

體系總壓為9.12×106Pa。求該溫度下：

在某溫度下，封閉體系中N2和H2以一定比例混合達(dá)到平衡后，測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量為：

第61頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*62解：（1）n總=2+3+4=9第62頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*63（2）起始量＝平衡量＋消耗量。根據(jù)反應(yīng)計(jì)量比：消耗量：起始量：（3）轉(zhuǎn)化率：∴第63頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*64已知：ΔfG?(SO2,g)=-300.19kJ·mol-1，

ΔfG?(O2,g)=0kJ·mol-1ΔfG?(SO3,g)=-371.08kJ·mol-1

∴∴【例】計(jì)算反應(yīng)在298K時(shí)的平衡常數(shù)K?。ΔrG?=2ΔfG?(SO3,g)-2ΔfG?(SO2,g)=2×(-371.08)-2×(-300.19)=-141.78kJ·mol-1解：第64頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*65解：298.15K時(shí)120.06×1000=-2.303×8.314×298.15×lgK1θK1θ=9.31×10-22第65頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*66同理，1173K時(shí)-338.31×1000=-2.303×8.314×298.15×lgK2θK2θ=1.16×1016溫度升高，有利于反應(yīng)進(jìn)行。第66頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*67三、多重平衡

碳燃燒：（1）（2）（3）可以看出：（1）＋（2）＝（3）第67頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*68【例】

已知下列反應(yīng)在1123K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：（1）（2）計(jì)算反應(yīng)：（3）在1123K時(shí)的K?

。解：該反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)多重平衡體系

∵(3)=－[(1)+(2)×2]∴第68頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*69四、化學(xué)平衡的移動(dòng)

（一）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

在一定溫度下，增加反應(yīng)物的濃度或減小產(chǎn)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；相反，減小反應(yīng)物濃度或增大產(chǎn)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

第69頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*70對(duì)于任一可逆反應(yīng)：一定條件下達(dá)到平衡時(shí)：（方便起見(jiàn)，我們用Qc、Kc來(lái)討論）。（1）若增加反應(yīng)物濃度：或減小生成物濃度：則：（溫度不變，Kc不變）反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，至Qc＝Kc。在新的平衡狀態(tài)下，各物質(zhì)濃度都發(fā)生了改變，與原平衡狀態(tài)不同了。第70頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*71(2)若減小反應(yīng)物濃度：或增大產(chǎn)物濃度：則：反應(yīng)向逆反應(yīng)反向移動(dòng)，至Qc=Kc。同樣，新平衡建立時(shí)，各物質(zhì)濃度也與原平衡狀態(tài)不同。

第71頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*72【例】

反應(yīng)：在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度為：若在此平衡體系中加入H2O(g)，使其濃度增大為求：（1）反應(yīng)達(dá)到新平衡時(shí)各物質(zhì)濃度為多少？(2)計(jì)算在兩種平衡狀態(tài)下，CO的轉(zhuǎn)化率為多少？（設(shè)反應(yīng)起始時(shí)，產(chǎn)物濃度為0）第72頁(yè),共82頁(yè)，2024年2月25日，星期天*73設(shè)反應(yīng)達(dá)新平衡時(shí)，則：則：解(1)：1.21.20.8