第四章 化學平衡熵和Gibbs函數(shù) 第1講(共6頁)

1、化學平衡(huxupnghng) 熵和Gibbs函數(shù)在這一章中將從化學反應和化學平衡以及平衡移動的角度來介紹(jisho)平衡移動的判據(jù)、化學反應方向的判據(jù)。同時又會在本章中引入新的狀態(tài)函數(shù)熵和吉布斯函數(shù)，這就使得學生已有的熱力學體系得以完整。本章首先要介紹化學平衡達到平衡時的一個數(shù)量標志，即平衡常數(shù)。一切化學反應的進行，都涉及到兩個(lin )最根本的問題，一是反應的快慢，一是反應進行的程度?；疽笫煜せ瘜W平衡和平衡常數(shù)的概念。學會計算一個方程式的標準平衡常數(shù)。能夠熟練應用多重平衡原理來計算未知化學方程式的標準平衡常數(shù)。本章重點與難點本章重點掌握是化學反應的平衡規(guī)律，它涉及化學反應能否發(fā)生

2、，反應進行的方向和限度，屬于化學熱力學（thermodynamics）研究的內(nèi)容；本章學習的難點是應用熱力學的基本原理研究化學反應的的可能性和限度。其主要內(nèi)容是研究各種因素，如濃度、溫度、壓力等對化學反應平衡移動的影響，從而揭示化學平衡本質(zhì)和特征?；靖拍羁赡娣磻? 不可逆反應；化學平衡；動態(tài)平衡；濃度平衡常數(shù)與壓力平衡常數(shù)；平衡轉(zhuǎn)化率；自由能變；化學平衡移動；vant Hoff方程式。授課要點一標準平衡常數(shù) 化學平衡的基本特征可逆反應：能夠同時向正反兩個方向進行的反應是可逆反應。絕大多數(shù)化學反應都是可逆反應。某一時刻正= 逆，系統(tǒng)組成不變，達到平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)：隨反應的進行，知道正、逆反應

3、速率相等的時候，系統(tǒng)中各物種的濃度（或分壓）不再隨時間變化而改變，即系統(tǒng)的組成不變，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。化學平衡(huxupnghng)的基本特征：達到平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)的組成(z chn)不再隨時間而改變?；瘜W平衡(huxupnghng)是動態(tài)平衡。（因為正=逆0）平衡組成與達到平衡的途徑無關(guān)。平衡狀態(tài)是可逆反應所能達到的最大限度。不同的化學反應所達到的最大限度也是不同的。平衡常數(shù)定量地描述了一定條件下可逆反應能達到的最大限度。 實驗平衡常數(shù)Kp 與 Kc 分別稱為壓力平衡常數(shù)與濃度平衡常數(shù)，都是從考察實驗數(shù)據(jù)而得到的，所以稱為實驗平衡常數(shù)。例，一般化學反應: Kp與Kc是有量綱的量，且隨反

4、應的不同，量綱也不同，給平衡計算帶來很多麻煩，也不便于研究與平衡有重要價值的熱力學函數(shù)相聯(lián)系，為此本書一律使用標準平衡常數(shù) 。 標準平衡常數(shù)表達式從一些實驗數(shù)據(jù)可以看出，平衡組成取決于開始時的系統(tǒng)組成。不銅的開始組成可以得到不同的平衡組成。盡管不同平衡狀態(tài)的平衡組成不同，但在一定溫度下，當化學反應處于平衡狀態(tài)時，以其化學反應的化學計量數(shù)為指數(shù)的各產(chǎn)物與各反應物分壓或濃度的乘積為一個常數(shù)。例：對于一般的化學反應為標準(biozhn)平衡常數(shù):（1）標準平衡常數(shù)是反應(fnyng)的特性常數(shù)，其數(shù)值的大小是反應進行程度的標志。K值越大，反應(fnyng)進行得越徹底，反應物的轉(zhuǎn)化率越高。（2）標準

5、平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，與濃度、分壓無關(guān)。 例：試寫出下列方程式的標準平衡常數(shù)的表達式對于氣相反應對于溶液中的反應 答案：（1） （2）平衡常數(shù)書寫注意事項：表達式可直接根據(jù)化學計量方程式寫出，表達式中各物質(zhì)的壓力和濃度是平衡分壓和平衡濃度，表達式中不出現(xiàn)純液體或純固體的濃度項。例： 不隨壓力和組成而變，但是溫度 T 的函數(shù)，應注明溫度。若未注明，一般是指 T = 298.15 K。的數(shù)值與化學計量方程式的寫法有關(guān)。例： ； 解：； ； 。 多重平衡(pnghng)原理如果某個反應可以表示為兩個或多個反應的總和(zngh)，則總反應的平衡常數(shù)等于各反應平衡常數(shù)的乘積。即：如果反應(3)=反應(1

6、)+反應(2)則。意義：應用多重平衡原則，可以由若干個已知反應的平衡常數(shù)求得某個反應的平衡常數(shù)，而無須通過(tnggu)實驗求得。小練習：利用多重平衡原理，找出下列4組方程平衡常數(shù)之間的關(guān)系。 （2） （3） （4）答案（1） （2） （3）（4） 由（1）+（2）=（3）得 ；由（3）-（1）=（2）得 由（4） 2 + （2）=（3）得。 例：已知25時反應，（1）的；（2）的；由上面兩個反應計算下式的（3）解：反應(fnyng)（1）+ （2）得： 標準(biozhn)平衡常數(shù)的實驗測定確定標準平衡常數(shù)數(shù)值的最基本的方法是通過實驗測定(cdng)。只要知道某溫度下平衡時各組分的濃度或分壓

7、，就很容易計算出反應的標準平衡常數(shù)。通常在試驗中只要確定最初各反應物的分壓或濃度以及平衡是某一物種的分壓或濃度，根據(jù)化學反應的計量關(guān)系，在推算出平衡時其他反應物和產(chǎn)物的分壓或濃度。最后計算出標準平衡常數(shù)。例：恒溫恒容下，GeO(g)與W2O6 (g) 反應生成GeWO4 (g) ： 若反應開始時，GeO和W2O6 的分壓均為100.0kPa，平衡時 GeWO4 (g) 的分壓為98.0kPa。求平衡時GeO和W2O6 的分壓以及反應的標準平衡常數(shù)。解： 開始PB/kPa 100 100 0 變化PB/kPa -98.0 -98.0 /2 98.0 平衡PB/kPa 100.0-98.0 100-98.0 /2 98.0 內(nèi)容總結(jié)（1）化學平衡 熵和Gibbs函數(shù)在這一章中將從化學反應和化學平衡以及平衡移動的角度來介紹平衡移動的判據(jù)、化學