第四章化學平衡
核心內容: 恆t、p、wˊ=0下,化學反應
自發 平衡
反向自發
主要內容:化學反應△g、k的計算及過程方向的判斷。
一、內容提要
1、化學反應自發進行和達到平衡的條件
自發 平衡
反向自發
其中,為b的化學計量數,對於產物取正值,對於反應物取負值。
2、理想氣體化學反應的等溫方程(分壓的影響)和反應方向的具體判據
<0 自發 (qp<)
=0 平衡 (qp=)
>0 反向自發(qp>)
式中:為標準摩爾反應吉布斯函式變化, 為標準平衡常數,
==f(t)
3、理想氣體化學反應平衡常數的其他表示法及其相互關係
除了標準平衡常數外,實際應用中常用經驗平衡常數kp 、kc 、kn 、ky
(1)kp: =
=僅是溫度的函式,kp也只與溫度有關。
(2)kc:理想氣體pbv=nbrt pb=
=kc也只與溫度有關
(3)ky:pb=pyb
ky與溫度和總壓有關
(4)kn
=kn與溫度、總壓和惰性氣體有關。綜合以上各式得:
=當時, =kp=kc=ky=kn
4、有純凝聚態物質參加的理想氣體反應的標準平衡常數
若理想氣體化學反應中有純固態或純液態參加時,由於常壓下純凝聚態物質的化學勢可近似為標準態化學勢,即(cd表示凝聚態)
因此其中即對參加反應的所有物質包括凝聚態物質求和。
即只考慮氣相組分的平衡分壓。
5、真實氣體化學反應的標準平衡常數
真實氣體的化學勢表示式為
,代入可得:
為組分b在指定條件下的逸度,,為b的逸度因子,它是溫度和總壓的函式,也是溫度和壓力的函式,對於理想氣體=1 。
6、液態混合物或溶液的化學平衡常數
對於液態混合物(或溶液)中的化學反應,由於任一組分的化學勢為
,代入可得:
若反應系統為理想液態混合物或理想稀溶液,則=1,
7、標準摩爾吉布斯函式變的計算方法
由於,因此由可求得。
的計算主要有以下三種方法:
①由計算:
②計算③由相關反應計算
8、化學反應的等壓方程(溫度的影響)
上式是范特霍夫方程的微分式,由此式可進行以下討論:
若,即吸熱反應,,說明標準平衡常數隨溫度公升高而增大,平衡右移,有利於反應正向進行。
若,即放熱反應,,說明標準平衡常數隨溫度公升高而減小,平衡左移,不利於反應正向進行。
對范特霍夫方程的微分式進行積分,可進行有關計算:
①若溫度變化範圍不大,或,可看作常數時
不定積分式
定積分式
與前兩式皆為等價式。
②若溫度變化範圍不大,或,不能看作常數時
9、平衡移動原理
(1)公升高溫度,反應向吸熱的方向進行;降低溫度,反應向放熱的方向進行;
(2)公升高壓力,反應向分子數減少的方向進行;降低壓力,反應向分子數增多的方向進行;
(3)引入惰性氣體(總壓不變),反應向分子數增多的方向進行;
(4)反應物的摩爾比對平衡轉化率的影響
當反應物的摩爾比等於化學計量係數之此時,產物的含量最大,但絕對值不一定最大。
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