材料物理化学作业-化学平衡
物理化学第四章-化学平衡
平衡 正向自发
ii (产物) ii (反应物) 逆向自发
自发变化的方向：反应总是从化学势较高的一边流向化 学势较低的一边。
1. 化学反应的限度
所有的化学反应既可以正向进行亦可以逆向进行， 且反应正向进行和逆向进行均有一定的程度，反应 物不会完全转化为产物。
典型例子：
H2(g)+I2(g)↔2HI C2H5OH(l)+CH3COOH(l)↔CH3COOC2H5+H2O
任意化学反应： rGm rGm RT ln Qa
rGm ii (产物) jj (反应物)
(化学反应的吉布斯自由能改变量)
rGm
i
i
(产物)
jj (反应物)
(化学反应的标准吉布斯自由能改变量)
1.rGm 是任意反应系统的吉布斯自由能变化
rGm 是任意反应系统的标准摩尔吉布斯自由能变化
rGm 指产物和反应物都处于标准态时，产物的吉布
斯函数与反应物的吉布斯函数总和之差，称为化学
反应的“标准摩尔Gibbs 自由能变化值”，只是温
度的函数。
平衡时Leabharlann gGhHa
A
b
B
r Gm
若上述反应在定温定压下进行，其中各分压是任意的而 不是平衡时的分压，此时反应的吉布斯函数变化为：
非平衡时
rGm gG hH (aA bB )
B
B
RT
ln( PB
/
P )
g[G
RT
ln(
pG
/
p
)]
h[
H
RT
ln(
pH
/
p
)]
a[
A
RT
ln(
物理化学 第4章化学平衡
当 B 0 时 K Kc Kn K y
1/31/2020
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§４.2-3.有纯态凝聚相参加的理气反应 K
ΔrGm RTln K
J p
B (g)
pB p
(g)
νB(g)
K
B(g)
peq B(g) p
结论：化学反应方程中计量系数呈倍数关系，Δ r Gm
的值也呈倍数关系，而 K 值则呈指数的关系。
1/31/2020
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§４.2-2.理想气体反应的 K K c K y Kn
气体的组成可用分压力，摩尔分数，浓度表 示，故平衡常数也有不同的表示方法．
K
B
2
(g)
CO
2
(g)
Δ G r m,2 RT lnK 2
(3) CO 2 (g) C(s) 2CO(g) Δ G r m,3 RT lnK3 例 4.5.1
因为： (3) = (1) 2(2)
pB p
B
e
pB yB p
K
B
pB p
B
e
B
yB p
p
B
e
B
y B B
e
B
p
p
B
Ky
p p
B
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§４.2—2.理想气体反应的 K K c K y Kn
《物理化学》第三章(化学平衡)知识点汇总
第三章：化学平衡
第三章 化学平衡
化学反应的平衡条件
aA dD
dG SdT Vdp B dnB
B
gG hH
等温等压条件下：
AdnA DdnD GdnG HdnH
dG BdnB
B
35
根据反应进度的定义：
d
$
化学反应的等温方程式
40
平衡常数表示法
一、理想气体反应标准平衡常数
K$
pG pH p$ p$ eq eq p A pD p$ p$ eq eq
a d
g
h
K $ (1)
pNH3 $ p
g h nG nH a d nA nD
项减小，温度不变时， K
$
为一常数，则
项增大，平衡向右移动。
谢谢观看！！！
p Kn K p nB B
Kn
与温度、压力及配料比有关
45
复相化学反应 在有气体、液体及固体参与的多相体系中，如果凝聚相 （固相及液相）处于纯态而不形成固溶体或溶液，则在常 压下，压力对凝聚相的容量性质的影响可以忽略不计，凝 p p CaCO (s) CaO(s) CO ( g ) K p p 聚相都认为处于标准态。因此，在计算平衡常数时只考虑 气相成分。
$
$ ln K $ r H m 0, 0 T $ d ln K $ 0 r H m 0, dT
$ ln K $ r H m T RT 2 p
K $ 随温度的升高而增加 K
$
随温度的升高而降低
物理化学第五章化学平衡(材料版)
，
对任意化学反应，可用a i 代替p i。 对理想气体：a i p i /p θ； 对理想溶液：a i x i； (xi: 摩尔分数) 对非理想溶液：a i 表示活度。 Δr G m Δr G θ RTl n Qa(等温方程) m
Δr G m RTlnKθ RTlnQp (理想气体) p Δr G m RTlnKθ RTlnQf (fi pi γ i 实际气体) f Δr G m RTlnKθ RTlnQa (反应物和产物均为液 体) a
Kp · r · pӨ ) -∑v K ( B
KӨ f Kr · pӨ ) -∑v ( B
eq
B
B
B
Kp =
Kp = П ( pB ) v B
γBvB Kr = П
B
特征：1.与反应本性和温度有关； 2.量纲为[p]∑vB；单位为[Pa]∑vB 或[kPa]∑vB B B B
3．以浓度表示的平衡常数Kc
所以
θ RTln(pCO2 /pθ ) μθ μθ 2 μθ 3 Δr Gm CaO CO CaCO
Ｋ pCO2 /pθ
平衡时 CO2 分压有定值，该分压称 CaCO3 的分解压。 Note: 化学反应的计量系数不同，其平衡常数亦不同； N2 + 3H2 = 2NH3 (1) 1/2N2 + 3/2H2 = NH3 (2) K1 = (K2 )2 正向与逆向反应的平衡常数互为倒数。
'H 2O 1.24 107 ( Pa) p
5.3 平衡常数的表示式
1. 标准平衡常数KӨ
理想气体 “逸度商”等于“压力商”
Ө Kp = KfӨ
pG g p H h ( Ө) ( Ө) p p Ө Ө = Kf = Kp = e d p p ( D) ( E) pӨ pӨ
物理化学 4第四章 化学平衡
第四章 化学平衡内容提要1、反应进度反应进度描述了化学反应体系的状态，反应进度的变化表示为： Δξ=B∨∆Bn （4-1）当ξ =1时，就表示按给定的反应式进行了一个完整反应，也称发生了一个单位反应。
对于同一反应方程式，可以用任一反应物或任一产物表示反应进度ξ，与物质的选择没有关系；当化学反应方程式的写法不同时，反应进度ξ的数值不同。
2、吉布斯自由能变在等温等压、W ＇＝0时，一定组成、无限大量的体系中，体系的吉布斯自由能随反应进度而改变的变化率表示为：Δr G m =P T ∂∂,)(ξG=∑νB μB （4-2） Δr G m 是反应系统在任意情况下的吉布斯自由能变化，是强度性质，与体系物质的量无关，单位为 J/mol 或kJ/mol 。
对同一反应来讲，Δr G m 的具体数值与化学方程式的写法有关。
Δr G m 值可以表明反应的自发方向和进行趋势的大小，具有化学反应推动力的含义。
当Δr G m ＜0时，反应物化学势高，反应能自发地由左向右进行； 当Δr G m ＞0时，产物化学势高，反应不能自发地由左向右进行； 当Δr G m ＝0时，产物和反应物的化学势相等，反应体系处于平衡状态。
在温度T 时，把物质的化学势µ B=OB μ + RTlna B代入式（4-2），得：Δr G m =∑νB OB μ + RTlnQa（4-3）3、化学平衡的条件化学平衡的条件为：等T 、等P 、W ＇＝0 时， Δr G m ＝p T G,)(ξ∂∂＝∑νB μB ＝0 （4-4） 4、化学平衡常数在一定条件下，当化学反应达到平衡时，产物活度的计量系数次方幂的乘积与反应物活度的计量系数次方幂的乘积的商为一常数，称为化学平衡常数(equilibrium constant)。
标准平衡常数(standard equilibrium constant) 表示反应所能达到的最大限度，单位是1，用OK(上角标“Ө”表示处于标准态)表示，也称为热力学平衡常数，表达式为：OK = (Q a )eq = (d Da A r Rg G a a a a ⋅⋅)eq （4-5）O K 越大，则反应进行的程度越大。
物理化学：05 化学平衡
B(T )
RT
ln
fB P
K
f
fG P
fD P
g
d
fH P
fE P
h
e
(2)液相反应
a) aA(l) bB(l) gG(l) hH(l)
如果参加反应的物质是构成理想溶液，物质的化学势
表示式：
B
B
RT
ln
B
代入
K
G g H h A a B b
如果参加反应的物质均溶于一溶剂中，而溶液为稀
2、用作判据
化学反应等温式主要用作判据。等温方程式可以判断
一个化学反应是否能自发进行。因为用 rGm 作判据，
在等温、等压、只作膨胀功（体积功）不作其它功的情况
下，如果一热力学过程的：
G 0 G 0 G 0
能自发进行 达平衡 反应不能自发进行
将此结论推广应用于任意一气相反应，则从 等温方程式可以看出：
平衡时：CaO(s) CO2 ( g ) CaCO3 (s) 0
对于凝聚相（液体或固体），其化学势随压力变化不
大，并且凝聚相均处于纯态不形成固溶体或溶液。则
CaO(s)
CaO( s )
CaCO3 (s)
CaCO3 (s)
CO2 ( g )
CO2 (T )
RT
ln
PCO2 P
P )
P2 SO3
P P 2
SO2
O2
(1/
(1/ P )2 P )2 (1/ P )
KP
1 P
2 ( 2 1)
KP
(P
B )B
B
PB P
B
B＝产物的系数和－反应物的系数和 B
K
物理化学第四章化学平衡练习题及答案
第四章化学平衡练习题一、判断与问答题：1・反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
2・在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的？「Gm就是在一定量的系统中进行1mol的化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
3・因为一RTInK，所以是平衡状态时的吉布斯函数变化。
4•是反应进度的函数。
5 •在等温等压条件下，?rG m> 0的反应一定不能进行。
6・？Gm的大小表示了反应系统处于该反应进度匚时反应的趋势。
7・任何一个化学反应都可以用来判断其反应进行的方向。
8・在等温、等压、W* = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。
若某化学反应在给定条件下？GvO，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。
9・在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的？ rG m< 0时，若值越小，自发进行反应的趋势也越强，反应进行得越快。
10・某化学反应的？「Gm若大于零，则K 一定小于1。
11・理想气体反应A + B = 2C，当p A= p B= pc时，的大小就决定了反应进行方向。
12 •标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有矢，而且还与标准态的选择有矢。
13・在给定温度和压力下发生的PCb的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可以求知平衡常数了。
14 •因K = f(T)，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。
15・若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的。
16 •温度T时，若K = l >说明这个反应在此温度，压力为100kPa的条件下已达到平衡。
17・一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。
18 •因K=n但时，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。
19 •有供电能力(WfH 0)的可逆电池反应体系的状态，在“G〜了曲线上可存在的位置？20 •“纯是相对的，绝对纯的物质是没有”，试从反应的亲合能A上分析这句话的道理?21 •化学反应亲合势愈大，则自发反应趋势越强，反应进行得愈快，对否？22・标准平衡常数与标准反应自由能的矢系：，那么，为什么反应的平衡态与标准态是不相同的？23 -欲使反应产物的平衡浓度最大，反应物的投料比一般为多大？24・对于计量系数?V = 0的理想气体化学反应，哪些因素变化不改变平衡点？25・平衡常数K = 1的反应，在标准态下反应，反应朝什么方向进行？26 -在空气中金属不被氧化的条件是什么？27 •反应PCI5(g) = PCI 3(g) + Cl 2(g)在212°C、P容器中达到平衡，PCb离解度为，反应的二88 kJ -mol -1，以下情况下，PCb的离解度如何变化：(A) 通过减小容器体积来增加压力；(B)容器体积不变，通入2气来增加总压力；(B) 升高温度；(D)加入催化剂。
物理化学化学平衡
5. 实验结束后，整理 数据并进行分析。
4. 开始反应，并定时 记录反应物和生成物 的浓度变化。
数据处理与分析
数据整理
将实验过程中记录的浓度数据整理成表格，包括反应 条件、初始浓度、平衡浓度等。
数据分析
根据实验数据计算转化率和平衡常数，分析不同条件 对平衡的影响。
结果表达
将数据分析结果以图表形式表示，便于直观比较不同 条件下的变化趋势。
热力学第二定律
熵增加原理，即在一个封闭系统中，自发反应总是向着熵 增加的方向进行，也就是说，自发反应总是向着混乱度增 加的方向进行。
热力学第三定律
绝对熵的概念，即绝对熵等于0的物质不存在，也就是说 ，绝对零度也不可能达到。
动力学基础
反应速率的概念
反应速率是指化学反应在单位时间内所进行的程度，通常用反应 物浓度的变化量来表示。
平衡常数的计算方法
通过实验测定反应物和生成物的浓度，代入平衡常数表达式进行计 算。
平衡常数的意义
平衡常数是化学反应的重要参数，可以用于判断反应进行的方向和 程度，以及预测反应在不同条件下的行为。
02
化学平衡的移动
浓度对化学平衡的影响
总结词
当反应物或生成物的浓度发生变化时，化学平衡会发生移 动。
详细描述
实验原理
基于化学平衡的基本原理，通过改变反应条件（如温度、压 力、浓度等），观察反应物和生成物的浓度变化，从而确定 平衡常数。
实验设计与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、压力计、浓度计等。
2. 按照实验要求配制反应物溶液，并放入反应容器中。
实验设计与操作
3. 设定实验条件（如 温度、压力），并记 录初始浓度。
第四章：化学平衡(物理化学)
从理论上讲，应该符合和气体相同的规则，增 大压强向体积减小的方向移动，但在压力不太大时， 因 值不VB*大，压力影响可以忽略不计。但压强足够 大时，就可以影响反应方向。
惰性气体对化学平衡的影响
惰性组份：不参加化学反应的组份。 不改变体积，直接冲惰性气体，平衡可能不发生 移动
K (3) K (1) K (2)
2.平衡常数的表示方法
dD(g) eE(g) hH(g) gG(g)
( p P )Hh ( p P )Gg 常数 ( p P )Dd ( p P )eE
pHh pGg pDd pEe
常数
cGg cHh cDd cEe
常数
标准平衡常数 经验平衡常数
经验平衡常数
当反应系统的总压力p保持不变(即反应在等 压条件下进行)时,充入惰性气体:可以看作减小 别的压强。
工程上的应用： 对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使
反应物转化率提高，使产物的含量增加。
C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)
rGm (T ) RT ln K
G = H - T S
根据Le chatelier原理，增加压力，反应向体积 减小的方向进行。这里可以用压力对平衡常数的影 响从本质上对原理加以说明。
rGm BB (T ) RT ln K
B
( ln K p
)T 0
K 仅是温度的函数
压强不改变平衡常数，但能改变压强能改变压力商Jp N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
例如，求
C(s)
1 2
O2
(g)
CO(g)
的平衡常数
(1) C(s) O2 (g) CO2 (g)
物理化学《化学平衡》习题及答案
物理化学《化学平衡》习题及答案选择题1．下面的叙述中违背平衡移动原理的是(A) 升高温度平衡向吸热方向移动 (B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动(C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动 (D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动答案：C 。
加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动2．要使一个化学反应系统在发生反应后焓值不变, 必须满足的条件是(A) 温度和内能都不变 (B) 内能和体积都不变 (C) 孤立系统 (D) 内能, 压力与体积的乘积都不变答案：D 。
因ΔH ＝ΔU ＋Δ（pV ）3．在等温等压下，当反应的∆r G m ∃ = 5kJ ·mol -1时，该反应能否进行?(A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行答案：C 。
应该用∆r G m 判断而不是∆r G m ∃ 。
4．已知反应 2NH 3 = N 2 + 3H 2，在等温条件下，标准平衡常数为0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 的标准平衡常数为： (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 答案：C 。
5．反应 2C(s) + O 2(g) ←→ 2CO(g)，其∆r G m ∃ /(J ·mol -1) = -232600 - 167.7T /K ，若温度升高，则：(A) ∆r G m ∃ 变负，反应更完全 (B) K p ∃ 变大，反应更完全 (C) K p ∃ 变小，反应更不完全 （D ）无法判断 答案：C6．对于气相反应，当体系总压力p 变化时(A) 对K f ∃ 无影响 (B) 对K r 无影响 (C) 对K p ∃ 无影响 (D) 对K f ∃ 、K r 、K p ∃ 均无影响答案：A 。
理想气体的K p ∃ 不受压力的影响而真实气体的K p ∃ 将随压力而变。
7．理想气体反应CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)的∆r G m ∃与温度T 的关系为：∆r G m ∃ = －21660+52.92T ，若要使反应的平衡常数K p ∃ >1，则应控制的反应温度： (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3K (C) 必须低于409.3K (D) 必须等于409.3K 答案：C8．某化学反应在298K 时的标准吉布斯自由能变化为负值，则该温度时反应的K p ∃将是： (A)K p ∃= 0 (B) K p ∃ < 0 (C) K p Θ > 1 (D) 0 < K p ∃ < 1 答案：C 。
物理化学 化学平衡
第四章化学平衡Chapter 4 Chemical Equilibrium化学平衡的概念（即化学反应为什么不进行到底）原模型：无混和，所以，反应会进行到底例如只有少数反应如此，例如CaCO 3分解大多数实际反应：有混和，，所以反应不进行完全而留下部分反应物参与混和过程0<∆G mix 不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。
所以：反应不进行到底，主要是由于存在混和效应。
本章重点：化学平衡的热力学本质分解温度和开始分解温度有区别。
对氧化物而言。
对氧化物而言，分解温度是反应系统分解压等于外压时的温度而开始分解温度分解温度是反应系统分解压等于外压时的温度，而开始分解温度则定义为反应系统的分解压等于平衡气相中氧的分压力时的温度。
O s 2Fe s 2FeO +=()()()g 2分解压与温度的关系：温度越高分解压越大1、温度越高，分解压越大；2、相同温度下，分解压愈大的化合物越不温度。
例4-2：CaCO 3的分解反应为：，CO 2的平衡分压与温度的关系为：()()()g CO s CaO s CaCO 23+=T (℃)6007008058909031000p /p Θ3.7×10-3 3.9×10-20.261.001.294.9求CaCO 3在空气中的分解温度（空气的压力近似取为100kPa ）及903℃时CaCO 的分解压。
3§4－4 标准平衡常数的计算一、由物质的标准摩尔生成吉布斯函数计算标准摩尔生成吉布斯函数：在指定温度T 下，由各自处Θ∆mf G 于标准状态下的指定单质（一般为所讨论温度、压力下的最稳定相）变为处于标准状态下纯物质B 的标准摩尔反应吉布斯函数变化数变化。
a R 1 + b R 2 + …e P 1 +f P 2 + …∆r G Θm = ?稳定单质(标准状态)12G ()()21Θm r Θm r Θm r G G ∆+∆=∆])R ()R ([2m f 1m f ⋅⋅⋅-∆-∆-=ΘΘG b G a ])P ()P ([2m f 1m f ⋅⋅⋅+∆+∆+ΘΘG f G e ΘΘΘ(1)标准状态下的指定单质的为零；()()T G T G ,B Bmf B mr ∑∆=∆ν∆m f G (2)可查。
物理化学第四章化学平衡练习题及答案
第四章 化学平衡练习题一、判断与问答题：1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的∆r G m 就是在一定量的系统中进行1mol 的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
3．因为m r G ∆= -RT ln K，所以m r G ∆是平衡状态时的吉布斯函数变化。
4．m r G ∆是反应进度的函数。
5．在等温等压条件下，∆r G m > 0的反应一定不能进行。
6．∆r G m 的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。
7．任何一个化学反应都可以用m r G ∆来判断其反应进行的方向。
8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。
若某化学反应在给定条件下∆r G m < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。
9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的∆ r G m < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。
10．某化学反应的∆ r G m 若大于零，则K一定小于1。
11．理想气体反应 A + B = 2C ，当p A = p B = p C 时，m r G ∆的大小就决定了反应进行方向。
12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。
13．在给定温度和压力下发生的PCl 5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。
14．因 K= f (T )，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。
15．若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的m r G ∆。
16．温度T 时，若K = l ，说明这个反应在此温度，压力为100kPa 的条件下已达到平衡。
17．一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。
18．因K = ∏(a B ν)，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。
物理化学-第五章化学平衡
ΔG1=0
ΔG2=RTln(bθ/b)
C4H6O4（饱和溶液, b=0.715 mol/kg)
G
f
G
θ m
(aq)
f
G
θ m
(s)
G1
G2
ΔfG
θ m
(aq)
Δf
G
θ m
(s)
RTln(bθ /b)
5.4 各种因素对化学平衡的影响 问题：
1. 对于已经达到平衡的反应，可否改变其平衡位置？
2. 如何选择最适宜的反应条件？ 工业合成氨 3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g) 工业生产中的工艺条件一般是在520ºC， 30MPa，
B
pBeq
vB
pθ
平衡分压积
标准平衡常数, 简称平衡常数
rGmθ RT ln K θ 标准平衡常数Kθ热
力学定义式
K θ exp( rGmθ )
适用于任何类型的 化学反应
RT
任意化学反应
0 B BB
当化学反应处于平衡时：rGmeq
v
B
eq
B
0
B
化学势通式：
μB μBθ RTlnaB FB
（1） 根据反应的ΔrHmθ 和ΔrSmθ 计算
rGmθ
r
H
θ m
Tr Smθ
其中：
r
H
θ m
vB
f
H
θ m,
B
标准摩尔生成焓
B
Δr Smθ
vB Smθ , B
B
标准摩尔规定熵
由表中298.15K数据如何求T 下的ΔrGmθ？
T
r
H
θ m
物理化学答案——第四章_化学平衡习题解答[1]
![物理化学答案——第四章_化学平衡习题解答[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/995f0e3383c4bb4cf7ecd1f7.png)
第四章 化学平衡一、基本公式和内容提要 1. 化学反应的方向和限度（1）反应系统的吉布斯自由能和反应进度反应进行过程中，A 和B 均各以纯态存在而没有相互混合，则在反应进度为ξ时反应体系的总吉布斯自由能G *为：G * = n A μA * + n B μB * = （1－ξ）μA * +ξμB * = μA * +ξ（μB * －μA *）对于封闭体系在定温定压下在反应实际进行过程中，A 和B 是不可能以纯态存在的。
它们是混合在一起的，因此还存在混合吉布斯自由能△mix G 。
△mix G = RT （n A lnX A + n B lnX B ） = RT [(1－ξ)ln(1－ξ) + ξlnξ]（2）化学反应标准平衡常数理想气体的化学反应()()()()aA g bB g gG g hH g −−→++←−− bB a A hH gG P P P P P P P P )/()/()/()/(θθθθ= e )－－(1θθθθμμμμB A H G b a h g RT－+= 常数 = K θK θ称为标准平衡常数。
（3）化学反应的等温方程式（a ）对任意反应达平衡时：△r G m θ = －RTlnK θ△r G m θ是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布斯自由能和反 应物的吉布斯自由能总和之差，称为反应的“标准吉布斯自由能变化”。
（b ）反应在定温定压条件下△r G m = △r G m θ+ RT ln Q p上式称为范特霍夫(Vait Hoff) 等温方程。
（c ）依据吉布斯自由能函数可判断反应进行的方向，在温度、压力一定的条件下：RT ln Q a ＜ RTlnK θ Q a ＜K θ △r G m ＜0 反应正向自发进行 若 RT ln Q a ＞RTlnK θ Q a ＞K θ △r G m ＞0 反应逆向自发进行若 RT ln Q a = RTlnK θ Q a = K θ △r G m =0 反应达平衡 2. 反应的标准吉布斯自由能变化 （1）化学反应的△r G m 与△r G m θ（a ）在一定温度和压力为p θ下，任何物质的标准态化学势μi θ都有确定值，所以任何化学反应的△r G m θ都是常数；（b ）△r G m 不是常数，在一定T ，p 下，它与各物质的活度（分压、浓度）等有关，即与Q a 有关；（c ）在定温定压条件下0W '=时，△r G m 的正负可以指示化学反应自发进行的方向，在定温下△r G m θ的正负通常不能指示反应进行的方向，根据公式△r G m = △r G m θ+ RT ln Q p ，但当△r G m θ的数值很大时，也可用其值估计反应的方向。
物理化学第三章化学平衡
• 代入Δr G =-RTlnKθ θ • 得： lnK
θ m
θ Δ H - r m T2 p
ΔH T p RT
θ θ • 若 Δr Hm 与温度无关，或温度变化范围较小， 可视为常数。 Δr Hm
反应自发向右进行，趋向 平衡 反应自发向左进行，趋向 平衡
=0 反应达到平衡
化学平衡的实质，从动力来看，是正、 逆反应的速率相等：从热力学来看， 是产物的化学势总和等于发育物化学 势的总合。
ΔG
G T， p r m ξ
vBuB 0
B
严格讲，反应物与产物处于统一 体系的反应都是可逆的，不能进 行到底。
• 二、反应的方向和平衡的条件
• 设某不做非膨胀功的封闭系统有一化学反应， • aA + dD = gG + hH • 在等温等压下，若上述反应向右进行了无限小量的反应，此时体 系的吉氏函数为： • dG(T,p) uBdnB
B
因
dG(T ， p ) uBvBdξ ( vBuB )dξd
vB
• 这时Kθ、Kc、Kx 均只是与温度有关。
第三节 平衡常数的计算
• （一）平衡常数的测定和平衡转化率的计算
• 1.平衡常数的测定
• ① 如果外界条件不变，体系中各物质的浓度不随时间改变，表明体系达到平衡。
• ②从反应物开始正向进行方向或者从产物开始逆向进行反应，若测得的平衡常数相同
• 表明体系已达到平衡。 • ③改变参加反应各物质的初浓度，若多得平衡常数相同，表明体系已达到平衡。 A
• 对第二式不定积分,有：
•
物理化学-第五章-化学平衡
( g )
3. 增加反应物的量对平衡移动的影响
aA bB yY zZ 恒温恒容条件下增加反应物量对反应平衡的影响：
在已达到平衡的系统中，加入反应物A，瞬间A的分压增加，其他组分分压不变，结果Jp减小， 温度一定，Kϴ不变，反应右移。 恒温恒压条件下增加反应物量并不总是使平衡右移： 当起始反应物配比1：1时，平衡后加入反应物，会使平衡左移。
Kθ的实验测定和平衡组成的计算
Kθ的计算 1. Kθ可由热力学计算得到，由△rGθm=-RTlnKθ计算 2. Kθ 可由实验测定得到，由平衡时Kθ= ∏(PB/Pθ)vB( 理想气 体)可得
平衡组成的特点
1. 反应条件不变，平衡组成不变 2. 一定温度下，正向与逆向反应平衡组成算出的Kθ应一致 3. 温度不变，改变原料配比所得的Kθ应相同
注意：溶剂A和溶质B的标准态不同。
A
B
B
(r b
B
B B
/ b )B
习题
五氯化磷分解反应 在200℃时的Kθ =0.312，计算： （1）200℃、200kPa下PCl5的离解度； （ 2 ）组成 1 ∶ 5 的 PCl5 与 Cl2 的混合物，在 200 ℃ 、 101.325kPa下PCl5的离解度。
上式中△rHθ m=∑vB△fHθ m,B=-∑vB△cHθ m,B，△rSθ m=∑vBSθ m,B （2）通过△fGθ m来计算△rGθ m
△rGθ m=∑vB△fGθ m
（3）由相关线性反应计算，如果一个反应可由其他反应线 性组合得到，那么该反应的△rGm也可由相应反应的△rGm线
性组合得到
如 （3）=（1）+ 2*（2），那么 △rGθ m,3=△rGθ m,1+2△rGθ m,2
江苏师范大学《物理化学》作业指导第6章 化学平衡
(1) 平衡时乙苯的解离度 α；
(2) 若在原料中添加水蒸气，使乙苯和水蒸气的摩尔比为 1:9，总压仍为 100kPa，
求此时乙苯的解离度 α。
解：
(1)
C6H5C2H5(g)==C6H5C2H3(g)+H2(g)
ö ÷ ø
=
æ
2x
2
öæ
x
ö
èç 101.325 ø÷ èç 101.325 ø÷
æ
50.66
-
x
2
ö
çè 101.325 ÷ø
=
x3 25.33´ (50.66 -
x)2
即0.125
=
x3 25.33´（50.66
-
x)2
........解得
x = 15.72kPa
22．800K，100kPa 时，C6H5C2H5(g)==C6H5C2H3(g)+H2(g)的 Kpө=0.05，试计算：
DGm
=
DG m
+
RT
ln Qa
=
-7240
+
8.314
´
298
lnççèæ
0.5 0.5
p p
÷÷øö
=
-7240
<
0
所以在恒温恒压下，Ag 会被腐蚀。
(2) 设不发生腐蚀时 H2S(g)的摩尔分数为 x，
-
7240
+
8.314
´
298
lnçæ
1
-
x
ö ÷
>
0
x < 0.05107 = 5.107%
Qp = pCH4 pө /pH22 = xCH4 pө/xH22p = 0.10×100/(0.802×100) = 0.15625 △rGөm = -RT lnKpө lnKpө = -△rGөm/RT = -19.29×103/(8.314×1000) = -2.32018 Kpө= 0.098256 Qp＞Kpө，故在 1000 K 和 100 kPa 压力下不能生成 CH4(g)。
物理化学习题第四章化学平衡
物理化学习题第四章化学平衡第四章化学平衡⼀.基本要求1.掌握化学反应定温式得各种形式,并会⽤来判断反应得⽅向与限度。
2.了解标准平衡常数得定义,掌握标准平衡常数得各种表⽰形式与计算⽅法。
3.掌握标准平衡常数与在数值上得联系,熟练⽤热⼒学⽅法计算,从⽽获得标准平衡常数得数值。
4.了解标准摩尔⽣成Gibbs⾃由能得定义与它得应⽤。
5.掌握温度对化学平衡得影响,记住van’t Hoff公式及其应⽤。
6.了解压⼒与惰性⽓体对化学平衡得影响。
⼆.把握学习要点得建议把本章放在多组分系统之后得⽬得,就就是要利⽤多组分系统中介绍得化学势得概念与各种表⽰⽅式,来导出化学反应定温式,从⽽⽤来判断化学反应得⽅向与限度。
本章⼜⽤到了反应进度得概念,不过其值处在得区间之内。
因为在利⽤化学势得表⽰式来计算反应得Gibbs⾃由能得变化值时,就是将化学势瞧作为⼀个定值,也就就是在有限得反应系统中,化学进度为,如果在⼀个很⼤得系统中,。
严格讲,标准平衡常数应该⽤绝对活度来定义,由于本教材没有介绍绝对活度得概念,所以利⽤标准态化学势来对标准平衡常数下定义,其含义就是⼀样得。
从标准平衡常数得定义式可知,标准平衡常数与标准化学势⼀样,都仅就是温度得函数,因为压⼒已指定为标准压⼒。
对于液相反应系统,标准平衡常数有其相应得形式。
对于复相化学反应,因为纯得凝聚态物质本⾝就作为标准态,它得化学势就就是标准态化学势,已经归⼊中,所以在计算标准平衡常数时,只与⽓体物质得压⼒有关。
学习化学平衡得主要⽬得就是如何判断反应得⽅向与限度,知道如何计算平衡常数,了解温度、压⼒与惰性⽓体对平衡得影响,能找到⼀个经济合理得反应条件,为科研与⼯业⽣产服务。
⽽不要过多地去考虑各种浓度表⽰式与各种平衡常数表⽰式之间得换算,否则会把⾃⼰搞糊涂了,反⽽没抓住主要内容。
由于标准平衡常数与在数值上有联系,,所以有了得值,就可以计算得值。
定义了标准摩尔⽣成Gibbs⾃由能,就可以很⽅便地⽤热⼒学数据表中个物质得值,来计算反应得,从⽽可以求出标准平衡常数。
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材料物理化学作业
第五章 化学平衡
1．1500K 时，含10%CO 、90%CO 2的气体混合物能否将Ni 氧化成NiO ？已知在此温度下
NiO O Ni =+22
1 11112050-Θ⋅-=∆mol J G CO O C =+22
1 12242150-Θ⋅-=∆mol J G 22CO O C =+ 13
395390-Θ⋅-=∆mol J G
2．已知250C 时Ag 2O 的分解压为1.317×10-2kPa 。
（1）求此温度下Ag 2O 的标准生成吉布斯自由能；
（2）求1molAg 2O 在空气（总压101.3kPa ，X O2=21%）中分解的吉布斯自由能变化；
（3）250C 时，Ag 2O 在空气中能否稳定存在？
3．竖炉炼锌的总反应为：
()()s g ZnO C CO Zn +=+
设体系中没有其它气体，求总压为101.3kPa 时反应的开始温度。
已知：
()()222g s Zn O ZnO += ()11921740395/G T K J mol ϑ-∆=-+
222C O CO += ()1
2232600167.8/G T K J mol ϑ-∆=--
4．已知 ()1
()2()122519200125/s s Fe O FeO G T K J mol θ-+=∆=-+
()1()234()231545600156.5/22s s Fe O Fe O G T K J mol θ-+=∆=-+ （1）当Fe (s)过量时，高温下FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？两种氧化物共存的温度是多少？
（2）当1000K ，氧的分压为1.013kPa 时，是FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？
5．钢液中碳氧平衡的反应式如下：
[C]+[O]=CO （g ） 145.3135600-Θ⋅--=∆mol TJ G m
[C]、[O]的浓度用质量百分浓度表示，f c =1，f o =1。
求16000C 时：
（1）平衡常数；
（2）含碳0.02%的钢液中氧的平衡含量（Θ=p p CO ）。
6．15400C ，钢中碳含量[C]在0.216%以下时，可按理想稀溶液处理。
现测得在此浓度下，反应
CO 2+[C]=2CO
平衡时kPa p p CO CO 9421/22=。
（1）求平衡常数；
（2）已知在[C]=0.425%时，kPa p p CO CO 19348/22=，求a c 和f c ；
（3）石墨在钢液中达到饱和后，测得kPa p p CO CO 621055.1/2⨯=。
若以石墨作
为标准态，那么（2）中钢液的a c 是多少？。