物理化学第四章PPT

一、 理想气体反应的标准平衡常数 由等温方程
△rGm=-RTln K +RTlnJP = 8.314J· mol-1 · K-1×2000K ×ln(1000/1.55 ×107) =-1.6 0×105 J· mol-1 由△rGm<0，或者由JP< K均可判断此时反应能够 自发正向进行 。 （2）欲使正向反应不能自发进行， JP至少需与 K相等
G 用 ( )T , p ,

B
B
B 或 ( r Gm )T , p 判断都是等效的。
(r Gm )T , p 0 反应自发地向右进行
(r Gm )T , p 0
( r Gm )T , p 0
反应自发地向左进行，不可能自发 向右进行 反应达到平衡
§4-2理想气体反应的平衡常数
' g ' h (P / P ) ( P / P ) G H JP ' ( PA / P )a ( PB' / P )b
r Gm RT ln J P RT ln K

范特霍夫等温方程
一、 理想气体反应的标准平衡常数
r Gm
JP RT ln K
K Jp
$ p
r Gm 0 r Gm 0
一、 理想气体反应的标准平衡常数
( PG / P ) g ( PH / P )h 1 exp[ ( g h a b G H A B )] a b ( PA / P ) ( PB / P ) RT
当温度一定时，等式右边为一常数
g h (P / P ) ( P / P ) G H 令 K ( PA / P ) a ( PB / P )b
解 （1）反应系统的分压比
JP
' 2 ( PH / P ) 2O
(P / P ) (P / P )
' H2
2
' O2


' 2 PH P 2O ' 2 ' PH P O2 2
(1.00 105 Pa) 2 105 Pa 1000 4 3 (1.00 10 Pa)
一、 理想气体反应的标准平衡常数
反应向右自发进行 反应向左自发进行 反应达平衡
K$ p Jp
K Jp
$ p
r Gm 0
一、 理想气体反应的标准平衡常数
例题 有理想气体反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),在2000K 时，已知 K=1.55×107。
（1）计算H2和O2分压各为1.00 ×104 Pa，水蒸气分压为1.00 ×105 Pa的混合气中，计算上述反应的△rGm，并判断反应自发 进行的方向； （2）当H2和O2的分压仍然分别为1.00 ×104 Pa时，欲使反应不 能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？
dG F dnF G dnG D dnD E dnE
( f F g G d D e E )d dG

B
B
B d
化学平衡的条件
( G )T , p B B B (a)
当 1 mol 时：
（r Gm） T , p B B
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 理想气体反应的标准平衡常数
J P K 1.55 107 P
2 H 2O 7 2 PH P 2O 2 PH PO2 2 4 3
PH 2O
1 1.55 10 (1.00 10 Pa) 1.55 1014 Pa 2 100000 Pa 1.24 107 Pa
r Gm g h a b
' G ' H ' A
' B
理想气体混合物中某组分的化学势
' B B RT ln( PB' / P ) ' g ' h ( P / P ) ( P / P ) G H r Gm ( g G h H a A b B ) RT ln ' a ' b ( PA / P ) ( PB / P )
B
(b)
这两个公式适用条件： （1）等温、等压、不作非体积功的一个化学反应； （2）反应过程中，各物质的化学势B保持不变。 公式（a)表示有限体系中发生微小的变化； 公式(b)表示在无限大量的体系中发生了反应进度等 于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学 势也保持不变。
化学平衡的条件
一、 理想气体反应的标准平衡常数
假设，有一理想气体的化学反应 aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g) 恒温恒压，反应达到平衡时，根据 （rGm） T , p B B =0 理想气体混合物中 P B RT ln B 某组分的化学势为 B P
G
B
PG PH PA PB g gRT ln h H hRT ln a A aRT ln b B bRT ln P P P P ( PG / P ) g ( PH / P )h 1 ln ( g h a b G H A B) a b ( PA / P ) ( PB / P ) RT
K ( PB (平衡） / P )B
B
（1）标准平衡常数只与温度有关，与反应系统的 总压及组成无关。 （2）同一化学反应，反应方程式的写法不同，其标 准平衡常数的数值不同。
一、 理想气体反应的标准平衡常数
假若上述反应在恒压恒温条件下进行，其中各分压是任意的，而 不是平衡状态时的分压，当反应进行时，反应系统的吉布斯函数 变化为
§4-1 化学平衡的条件 化学反应体系：封闭体系，恒温恒压不作非体积功， 发生了一个化学反应，设为：
dD eE fF gG
dG F dnF G dnG D dnD E dnE
根据反应进度的定义，可以得到：
d dn B
B
dnB Bd