物理化学-化学反应平衡ppt课件
合集下载
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
祝大家学习愉快，天天进步！
17/114
§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
祝大家学习愉快，天天进步！
15/114
§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
1/31/2020
祝大家学习愉快，天天进步！
16/114
§４.2—2.理想气体反应的 K K c K y Kn
物理化学 第五章 化学平衡.ppt
G
T
＜0；A＞0；ΔγGm＜0
.P
；反应正向进行；
G
T .P
=0； A=0；ΔγGm=0 ； 化学平衡
G
T .P
＞0；
A＜0；ΔγGm＞0；反应逆向进行；
2. 化学反应等温方程及平衡常数
对于理想气体反应
aAg+bBg
gGg+hHg
平衡转化率=某反应平衡时反应消耗原料的量/反应 开始投入原料的量×100%
产率=转化为指定产物的某反应物的量/该反应物的 原始量×100%
例1 已知反应
CO(g) H2O(g) H2 (g) CO2 (g)
在800℃时 K O 1
（1）若将等摩尔CO和H2O（g）在800℃反应。求平衡时CO的转化率和摩 尔分数。
ΔγGm=∑νBμB =gμG+hμH-aμA-bμB
gG hH aA bB
RT
ln
PG P
PA P
g
a
PH P
PB P
h
b
BB
RT
ln
PB P
B
令
Jp
PB P
4. 复相反应的平衡常数
对于复相反应 aA(g)+bB(l) hH(g)+gG(s)
∵l. s的化学势与P无关, μB(l或s)=μBθ
经推导, ∴ Kθ=∏(PB/Pθ)gνB 只与气体物质有关
1、Kθ与反应式写法有关。 反应式系数×2，平衡常数平方； 反应式系数÷2，平衡常数开方； 两反应式相加，平衡常数相乘； 两反应式相减，平衡常数相除；
物理化学化学平衡PPT课件
( pB B )equi.
( p ) B K p
( p ) B
Kp
p
B
B
B
B
B
K p
K
p
B PB
2020/12/29
当 B 0 时， K p 无单位。
Kp：与T有关 16
对于理想气体
K p
K
p
B PB
对于真实气体
K p K
K
f
B PB
ln
pB p
B
B
pB p
B
9
令 r Gm =
B
B
化学反应标准摩尔Gibbs 自由能
∴
r Gm = r Gm +
RT ln
B
pB p
B
令： Qp
B
pB p
B
压力商
rGm rGm RT ln Qp …理想气体反应的等温方程
2020/12/29
10
二、理想气体反应的标准平衡常数
B
对理想气体，pB cRT
B
Kc K p (RT ) B
5．液相反应用活度表示的平衡常数 Ka
Ka
(aB B )equi.
B
2020/12/29
19
总结 说明：
Kp
B
Kx ( p) B
K
n
p n总,equi.
B B
Kc
(RT
) B B
单位：
K p （: 压强）x
Kn （: mol）x Kc （: mol m3）x
了化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势A为：
def
G
A
( )T , p
物理化学PPT化学平衡
* B * B p * B
p
B (T , p, xB ) x,B (T ) RT ln ax,B
如果溶质浓度用质量摩尔浓度表示，得： mB □ B (T , p, mB ) B (T , p) RT ln m □ B (T , p, mB ) B (T , p ) RT ln am,B
（2）在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律：
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln xB
若对Henry定律发生偏差，得
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln ax,B
(T , p) (T , p ) VBdp (T , p )
显然，
B (T , p, xB ) B (T , p, mB ) B (T , p, cB )
但是
x,B (T ) m,B (T ) c,B (T )
§6.3 平衡常数的表示式
一、气体反应的经验平衡常数
对于理想气体
h H e E
K f Kp
仅是温度的函数。
对于任意反应
dD eE gG hH
g h
( fG / p ) ( fH / p ) r Gm r Gm (T ) RT ln d e ( fD / p ) ( fE / p )
r Gm (T ) RT ln Q f
化学反应等温方程式
Q f 称为“逸度商”。
若要使反应进行到底，需在van’t Hoff 平衡箱中 进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任何 形式的混合，才可以使反应从R点直接到达S点。
三、化学反应的亲和势
1922年，比利时热力学专家De donder首先引进了化 学反应亲和势的概念。定义化学亲和势A为：
p
B (T , p, xB ) x,B (T ) RT ln ax,B
如果溶质浓度用质量摩尔浓度表示，得： mB □ B (T , p, mB ) B (T , p) RT ln m □ B (T , p, mB ) B (T , p ) RT ln am,B
（2）在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律：
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln xB
若对Henry定律发生偏差，得
* B (T , p, xB ) B (T , p) RT ln ax,B
(T , p) (T , p ) VBdp (T , p )
显然，
B (T , p, xB ) B (T , p, mB ) B (T , p, cB )
但是
x,B (T ) m,B (T ) c,B (T )
§6.3 平衡常数的表示式
一、气体反应的经验平衡常数
对于理想气体
h H e E
K f Kp
仅是温度的函数。
对于任意反应
dD eE gG hH
g h
( fG / p ) ( fH / p ) r Gm r Gm (T ) RT ln d e ( fD / p ) ( fE / p )
r Gm (T ) RT ln Q f
化学反应等温方程式
Q f 称为“逸度商”。
若要使反应进行到底，需在van’t Hoff 平衡箱中 进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任何 形式的混合，才可以使反应从R点直接到达S点。
三、化学反应的亲和势
1922年，比利时热力学专家De donder首先引进了化 学反应亲和势的概念。定义化学亲和势A为：
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。
《化学平衡教学》课件
通过控制反应条件，如温度、压力和浓度，可以 02 调节化学平衡，提高产物的收率和质量。
在制药、石油化工、冶金等领域，化学平衡的计 03 算和分析对于工艺流程的优化和改进具有重要意
义。
环境保护中的应用
01 化学平衡在环境保护中发挥着重要作用，如大气 中温室气体的平衡、水体中污染物的平衡等。
02 通过研究污染物在环境中的化学反应和迁移转化 规律，可以预测和控制环境污染，制定有效的治 理措施。
THANKS
感谢观看
化学平衡的计算方法
平衡图解法
通过作图和观察图像，利用平衡 常数和温度的关系，求出平衡常
数和温度的关系。
代数法
通过建立化学平衡的代数方程组 ，求解未知数。
微分法
利用化学反应速率和浓度的关系 ，建立微分方程，求解未知数。
04
化学平衡的应用
工业生产中的应用
化学平衡在工业生产中有着广泛的应用，如化学 01 反应器的设计和优化、催化剂的选择和制备等。
的结构和功能研究等。
05
化学平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验探究化学平衡的原理，加深对化学平衡概念的 理解。
实验原理
化学平衡是指在一定条件下，可逆反应的正逆反应速率 相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。实验 将通过具体反应来展示化学平衡的形成和特点。
实验步骤与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、搅拌器、可逆反应的试剂等。
《化学平衡教学》 ppt课件
目录
• 化学平衡的基本概念 • 化学平衡的原理 • 化学平衡的计算 • 化学平衡的应用 • 化学平衡的实验研究
01
化学平衡的基本概念
平衡的定义
在制药、石油化工、冶金等领域，化学平衡的计 03 算和分析对于工艺流程的优化和改进具有重要意
义。
环境保护中的应用
01 化学平衡在环境保护中发挥着重要作用，如大气 中温室气体的平衡、水体中污染物的平衡等。
02 通过研究污染物在环境中的化学反应和迁移转化 规律，可以预测和控制环境污染，制定有效的治 理措施。
THANKS
感谢观看
化学平衡的计算方法
平衡图解法
通过作图和观察图像，利用平衡 常数和温度的关系，求出平衡常
数和温度的关系。
代数法
通过建立化学平衡的代数方程组 ，求解未知数。
微分法
利用化学反应速率和浓度的关系 ，建立微分方程，求解未知数。
04
化学平衡的应用
工业生产中的应用
化学平衡在工业生产中有着广泛的应用，如化学 01 反应器的设计和优化、催化剂的选择和制备等。
的结构和功能研究等。
05
化学平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验探究化学平衡的原理，加深对化学平衡概念的 理解。
实验原理
化学平衡是指在一定条件下，可逆反应的正逆反应速率 相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。实验 将通过具体反应来展示化学平衡的形成和特点。
实验步骤与操作
实验步骤 1. 准备实验器材和试剂，包括反应容器、温度计、搅拌器、可逆反应的试剂等。
《化学平衡教学》 ppt课件
目录
• 化学平衡的基本概念 • 化学平衡的原理 • 化学平衡的计算 • 化学平衡的应用 • 化学平衡的实验研究
01
化学平衡的基本概念
平衡的定义
物理化学简明教程印永嘉化学平衡ppt课件
第四章 化学平衡
返回目录
退出
18
1. 化学反应的rGm和rGm
任意化学反应的等温方程可表示为
rGm rGm RT ln Qa
(1) rGm =BB ：
T,p一定时，μ 一定，
rGm 是一常数，与实际压力无关
rGm =B B ：
T,p一定时， rGm不是常数，与Qa有关
(2) (rGm)T,p (W’=0时)可指示反应能够进行的方向； rGm 即K 可指示反应的限度，一般情况下不能指示反应
g
pH / p
a
pB / p
h b
pB p
B eq
＝常数＝K
K表示标准平衡常数。 由上式可见，标准平衡常数K是无量纲的，仅是温度的函 数。
第四章 化学平衡
返回目录
退出
9
令
gG hH aA bB rGm
即上式可表示为
r Gm
RTlnK RT ln
pB /
p
B eq
rGm：是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布 斯函数和反应物的吉布斯函数总和之差，故称为反应的
返回目录
退出
12
范特霍夫(Van’t Hoff )等温方程
rGm RT ln K RT ln Qa
Van’t Hoff
Qa
a B B
B
在不同的场合，可以赋于aB不同的含义：
理想气体
aB ------- pB /p
实际气体
aB ------- fB /p
理想液态混合物
aB ------- xB
pH2 2O p
p2 H2
pO2
p2 H2O
1.55 107
(1.00 10 4 Pa )3
物理化学第五章化学平衡
G ξ = A = r Gm T , P
G ξ = ∑ν B B = r Gm B T ,P
B
化学反应的亲和势，用A来表示，A只取决于系统的始、终态，是系统的强 度性质 二、化学平衡的热力学原因 在一定的条件下，自发的化学反应总是向着一定的方向进行，并进行到一 定的限度即达到平衡为止
r m p
J p (气) 只包括气体组分的分压商 平衡时
r Gm = 0
§5-2 等温方程及标准平衡常数
0 r Gm = RTLnJ p (平衡，g )
定义：
0 r Gm K ≡ exp RT 0
PB (g , 平衡) γ B ) 0 P PL 0 P = a PA 0 P
（ ξ 增大），则系统的Gibbs函数降低，这就是说，此时反应的倾向是自左 而右进行，即向生成产物的方向进行。 G G 若 > ，表明反应在反应进度 ξ 时，若反应继续正向进行，（ ξ 增 0
ξ T , P
大），则系统的Gibbs函数增大，此时反应不能向右进行，只能向左进行， 即向生成反应物的方向进行。 G 若 ξ = 0时，表明反应向右进行和向左进行的趋势相等，此时反应将达
§5-2 等温方程及标准平衡常数
0 Ky
0
PB = P y B
P K = ∏ B 0 BP
γB
K y = ∏ yB
B
P yB = ∏ P0 B
γB
γB
∑B ∑ P P γB = 0 ∏ yB = 0 P P B
γ
γB
Ky
Kn
PB = P
nB ∑ nB
P K = ∏ B 0 B P
§5-1 化学反应的方向和限度 一、化学反应的摩尔Gibbs函变 多组分封闭系统发生微小变化 ，系统的Gibbs函变表示为：
G ξ = ∑ν B B = r Gm B T ,P
B
化学反应的亲和势，用A来表示，A只取决于系统的始、终态，是系统的强 度性质 二、化学平衡的热力学原因 在一定的条件下，自发的化学反应总是向着一定的方向进行，并进行到一 定的限度即达到平衡为止
r m p
J p (气) 只包括气体组分的分压商 平衡时
r Gm = 0
§5-2 等温方程及标准平衡常数
0 r Gm = RTLnJ p (平衡，g )
定义：
0 r Gm K ≡ exp RT 0
PB (g , 平衡) γ B ) 0 P PL 0 P = a PA 0 P
（ ξ 增大），则系统的Gibbs函数降低，这就是说，此时反应的倾向是自左 而右进行，即向生成产物的方向进行。 G G 若 > ，表明反应在反应进度 ξ 时，若反应继续正向进行，（ ξ 增 0
ξ T , P
大），则系统的Gibbs函数增大，此时反应不能向右进行，只能向左进行， 即向生成反应物的方向进行。 G 若 ξ = 0时，表明反应向右进行和向左进行的趋势相等，此时反应将达
§5-2 等温方程及标准平衡常数
0 Ky
0
PB = P y B
P K = ∏ B 0 BP
γB
K y = ∏ yB
B
P yB = ∏ P0 B
γB
γB
∑B ∑ P P γB = 0 ∏ yB = 0 P P B
γ
γB
Ky
Kn
PB = P
nB ∑ nB
P K = ∏ B 0 B P
§5-1 化学反应的方向和限度 一、化学反应的摩尔Gibbs函变 多组分封闭系统发生微小变化 ，系统的Gibbs函变表示为：
物理化学-化学反应平衡
化学平衡
4.1 化学反应的平衡条件
标准反应：0=SvBB
B
(vB :化学计量数)
摩尔反应吉布斯函数变
DrGm =SvBmB
B
单位：J· －1 mol
意义：恒T, p，W'=0时，系统为无限大量时 发生一个单位反应引起的吉布斯函数变化 化学平衡条件： DrGm =SvBmB=0 B (恒T, p，W' =0 )
B
平衡：DrGm=0 ( 恒T、p，W '=0) DrGm = SvBmB = -RT lnP(aB)evB
B B
DrGm :标准摩尔反应吉布斯函数变
e:表示平衡 v 定义标准平衡常数: K = P(aB)e B B DrGm = -RTlnK
K = exp(-DrGm /RT)
化学平衡
注
DrGm = -RTlnK
= 305.21J· 1· -1 K mol DrGm = DrHm － TDrSm = [-89.60×103-298×(305.21)]J· -1 mol
= 1.353×103J· -1 mol K = exp( DrGm /RT)
= exp[-1.353×103/(8.315×298)] = 0.5792
试求在298K下, 反应
CO2(g) + 2NH3(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)
的 DrGm 及平衡常数K 。
化学平衡
解： DrHm = SvBDfHm (B)
B
=(-241.82333.51+393.51+2×46.11)kJ.mol1
= -89.60kJ· -1 mol
DrSm =(188.83+ 104.602×192.45213.74)J· 1· -1 K mol
物理化学第三章化学平衡
θ Δr Gm T T θ r m 2
• 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：
•
• 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
物理化学ppt课件
热力学第二定律与熵增原理
总结词
热力学第二定律是指在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远不会减少，只能增加或保持不变 。
详细描述
热力学第二定律是热力学的另一个基本定律，它表明在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远 不会减少，只能增加或保持不变。这意味着能量转换总是伴随着熵的增加，这也是为什么我们的宇宙 正在朝着更加混乱和无序的方向发展。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时，正逆反 应速率相等，各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下，可逆反 应达到平衡状态时，生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ，物质以不同相态（固态、液态 、气态）存在的平衡状态。
色谱分析技术
色谱法的原理
色谱法是一种基于不同物 质在固定相和移动相之间 的分配平衡，实现分离和 分析的方法。
色谱法的分类
根据固定相的不同，色谱 法可分为液相色谱、气相 色谱、凝胶色谱等。
色谱法的应用
色谱法在物理化学实验中 广泛应用于分析混合物中 的各组分含量、分离纯物 质等。
质谱分析技术
质谱法的原理
05
物理化学在环境中的应用
大气污染与治理
1 2 3
大气污染概述
大气污染是指人类活动向大气中排放大量污染物 ，导致空气质量恶化，对人类健康和生态环境造 成危害的现象。
主要污染物
大气中的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮 氧化物等，这些污染物会对人体健康和环境产生 严重影响。
治理措施
针对大气污染，采取了多种治理措施，包括工业 污染源控制、机动车污染控制、城市绿化等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本要求 引言 4.1 化学反应的平衡条件 4.2 标准平衡常数K 和DrGm的关系 4.3 平衡常数测定及平衡组成计算 4.4 化学反应的恒温方程 4.5 温度对化学平衡的影响: 恒压方程 4.6 影响化学平衡的其它因素 4.7 同时反应平衡组成的计算 小结 作业 测验 说明 van't Hoff
注：①平衡后，体系中各物质的数量按一定的比例关系不再改变。一 旦外界条件改变，平衡状态就要发生变化。
②平衡状态从宏观上看是静态，实际上是一种动态平衡。
引言
生产或研究问题：
A + B 一定条件： T, p, c
本 ?章
内
转化率a 与 T, p, cB 关系？
容
研究方法：热力学基本原理、方法
DG==DBSGvBm+BRTlnPBaBvB ≤0 反应：0 =SB vBB
化学势通式
aB： pB/p , p~B/p ,
mB=mB+RTlnaB
xB, cB/c , aB(活度)
DrGm=SB vB (mB +RT lnaB)
= SBvBmB +BSvBRTlnaB
=
SB vBmB
+RT
lnPaBvB
B
令：
DrGm
=
S
B
vBmB
DrGm=DrGm+ RTlnPB(aB)v B
义
K : 处于平衡时，各物质浓度(活度、
压力、逸度)幂指数的连乘积
4.2.2 不同反应系统Kө的表示形式 1. 理想气体反应系统
K
$
=
B
(
B
)vB e
理想气体化学势：
mB =mB + RTln(pB/p ) aB= pB / p
理想气体反应系统:
K$
=
B
(
pB
/
p$
)vB e
例如 恒T，p下反应：
= Kx (p / p )∑Bv B = Kn [p /(p ∑B nB)]∑Bv B
SB vB=0 时 K = Kc = Kn = Kx
2. 有纯态凝聚相参加的理想气体反应系统 对纯固或液态，压力影响可忽略
ms≈msө，ml≈mlө 有纯凝聚相参加的理想气体反应
K
$
= ( B
pB
/
p$
)vB e
自发 (dp=0, dT=0, 平衡 W'=0 )
平衡时T, p, cB 与热力学函数的关系?
4.1 化学反应的平衡条件
标准反应：0=SvBB (vB :化学计量数) B
摩尔反应吉布斯函数变 DrGm =SB vBmB
单位：J·mol－1
意义：恒T, p，W'=0时，系统为无限大量时 发生一个单位反应引起的吉布斯函数变化
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) 为理想气体反应系统，则
Kө= (pB/pө)evB B = (pH2O/ pө)e2·(pH2/ pө)e2·(pO2/ pө)e1
注意
(1) 气体组成可用cB, xB, nB,pB,平衡常数为：
K
$ c
=
B
(cB
/
c$
)vB e
K
x
=
B
dG =SB mBvBdx (恒T,p,W '=0) 整理
(G/ x)T, p, W '=0 = SBvBmB 定义
DrGm =SB mBvB (恒T,p,W '=0)
化学势判据式： dGT, p,W '=0 = SBvBmBdnB ≤0
自发 平衡
恒温恒压下反应平衡条件：
DrGm =SB vBmB =0
(
xB
)vB e
K
n
=
B
(
nB
)vB e
K
p
=
B
(
pB
)vB e
Kc :量纲为一。仅与T有关
Kx : 量纲为一
Kn :
单位：
(mol) B
vB
Kp :
单位：
vB
(Pa) B
(2) 各种平衡常数的关系
因为： pB= cBRT = p xB = p(nB/SBnB) 所以： K = Kc (c RT / p )∑Bv B
引言
基本概念
大部分化学反应可以几乎同时朝正、反两个方向进行，根据正、反方向进行程 度不同，可将反应类型分为两类：
单向反应：逆向反应程度很小，可忽略，如
H2
1 2
O2
H 2O
对峙反应：正、逆反应程度相当，如酯化反应：
C2 H5OH CH3COOH CH3COOC2 H5 H2O
化学平衡：在一定条件(温度，压力，浓度)下，当正、逆两个方向的反应速度 相等时，体系所达到的动态平衡状态叫化学平衡。
教学基本要求(5学时)
(1) 恒温方程及标准平衡常数 明了标准平衡常数的定义。会用热力学数据计算标
准平衡常数。了解恒温方程的推导。掌握用恒温方程 判断化学反应的方向和限度的方法。 (2) 理解平衡常数的测定，掌握平衡组成的计算 (3) 温度对标准平衡常数的影响
了解恒压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的 影响。 会用恒压方程计算不同温度下的标准平衡常数 (4) 影响理想气体反应平衡的其它因素 了解压力和惰性气体对化学平衡组成的影响。 (5) 了解同时反应平衡的计算*
K = exp(-DrGm /RT)
注意
DrGm = -RTlnK
(1) K : 量纲为一
K = PB(aB)evB
(2) K :仅是T的函数。因DrGm 仅与T相关 (3) DrGm 和 K 的关联： DrGm = -RTlnK
DrGm : 各组分均处于标准态时，反应
含
进度为1mol时的吉布斯函数变
化学平衡条件： DrGm =SB vBmB=0 (恒T, p，W' =0 )
推导: 封闭系统微变: dG =-SdT + Vd p+SBmBdnB dT = 0，dp = 0，W '=0
dG =SB mBdnB (恒T,p,W '=0) 反应进度dx：dnB/vB =dx
mB不变时 积分： dx =01
反应的恒温方程 DrGm=DrGm + RTlnPB(aB)vB 平衡：DrGm=0 ( 恒T、p，W '=0)
DrGm = SB vBmB = -RT lnPB (aB)evB DrGm :标准摩尔反应吉布斯函数变 e:表示平衡
定义标准平衡常数: K = PB(aB)evB
DrGm = -RTlnK
无凝聚相项
应用：讨论各类反aB)关系
下节将讨论
4.2 标准平衡常数K 和DrGm 的关系
4.2.1 标准平衡常数K 的定义 4.2.2 不同反应系统K 的表示形式 4.2.3 DrGm 的计算
4.2.1 标准平衡常数Kө的定义
反应吉布斯函数变: DrGm=SB vBmB (恒T，p,W'= 0)
注：①平衡后，体系中各物质的数量按一定的比例关系不再改变。一 旦外界条件改变，平衡状态就要发生变化。
②平衡状态从宏观上看是静态，实际上是一种动态平衡。
引言
生产或研究问题：
A + B 一定条件： T, p, c
本 ?章
内
转化率a 与 T, p, cB 关系？
容
研究方法：热力学基本原理、方法
DG==DBSGvBm+BRTlnPBaBvB ≤0 反应：0 =SB vBB
化学势通式
aB： pB/p , p~B/p ,
mB=mB+RTlnaB
xB, cB/c , aB(活度)
DrGm=SB vB (mB +RT lnaB)
= SBvBmB +BSvBRTlnaB
=
SB vBmB
+RT
lnPaBvB
B
令：
DrGm
=
S
B
vBmB
DrGm=DrGm+ RTlnPB(aB)v B
义
K : 处于平衡时，各物质浓度(活度、
压力、逸度)幂指数的连乘积
4.2.2 不同反应系统Kө的表示形式 1. 理想气体反应系统
K
$
=
B
(
B
)vB e
理想气体化学势：
mB =mB + RTln(pB/p ) aB= pB / p
理想气体反应系统:
K$
=
B
(
pB
/
p$
)vB e
例如 恒T，p下反应：
= Kx (p / p )∑Bv B = Kn [p /(p ∑B nB)]∑Bv B
SB vB=0 时 K = Kc = Kn = Kx
2. 有纯态凝聚相参加的理想气体反应系统 对纯固或液态，压力影响可忽略
ms≈msө，ml≈mlө 有纯凝聚相参加的理想气体反应
K
$
= ( B
pB
/
p$
)vB e
自发 (dp=0, dT=0, 平衡 W'=0 )
平衡时T, p, cB 与热力学函数的关系?
4.1 化学反应的平衡条件
标准反应：0=SvBB (vB :化学计量数) B
摩尔反应吉布斯函数变 DrGm =SB vBmB
单位：J·mol－1
意义：恒T, p，W'=0时，系统为无限大量时 发生一个单位反应引起的吉布斯函数变化
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) 为理想气体反应系统，则
Kө= (pB/pө)evB B = (pH2O/ pө)e2·(pH2/ pө)e2·(pO2/ pө)e1
注意
(1) 气体组成可用cB, xB, nB,pB,平衡常数为：
K
$ c
=
B
(cB
/
c$
)vB e
K
x
=
B
dG =SB mBvBdx (恒T,p,W '=0) 整理
(G/ x)T, p, W '=0 = SBvBmB 定义
DrGm =SB mBvB (恒T,p,W '=0)
化学势判据式： dGT, p,W '=0 = SBvBmBdnB ≤0
自发 平衡
恒温恒压下反应平衡条件：
DrGm =SB vBmB =0
(
xB
)vB e
K
n
=
B
(
nB
)vB e
K
p
=
B
(
pB
)vB e
Kc :量纲为一。仅与T有关
Kx : 量纲为一
Kn :
单位：
(mol) B
vB
Kp :
单位：
vB
(Pa) B
(2) 各种平衡常数的关系
因为： pB= cBRT = p xB = p(nB/SBnB) 所以： K = Kc (c RT / p )∑Bv B
引言
基本概念
大部分化学反应可以几乎同时朝正、反两个方向进行，根据正、反方向进行程 度不同，可将反应类型分为两类：
单向反应：逆向反应程度很小，可忽略，如
H2
1 2
O2
H 2O
对峙反应：正、逆反应程度相当，如酯化反应：
C2 H5OH CH3COOH CH3COOC2 H5 H2O
化学平衡：在一定条件(温度，压力，浓度)下，当正、逆两个方向的反应速度 相等时，体系所达到的动态平衡状态叫化学平衡。
教学基本要求(5学时)
(1) 恒温方程及标准平衡常数 明了标准平衡常数的定义。会用热力学数据计算标
准平衡常数。了解恒温方程的推导。掌握用恒温方程 判断化学反应的方向和限度的方法。 (2) 理解平衡常数的测定，掌握平衡组成的计算 (3) 温度对标准平衡常数的影响
了解恒压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的 影响。 会用恒压方程计算不同温度下的标准平衡常数 (4) 影响理想气体反应平衡的其它因素 了解压力和惰性气体对化学平衡组成的影响。 (5) 了解同时反应平衡的计算*
K = exp(-DrGm /RT)
注意
DrGm = -RTlnK
(1) K : 量纲为一
K = PB(aB)evB
(2) K :仅是T的函数。因DrGm 仅与T相关 (3) DrGm 和 K 的关联： DrGm = -RTlnK
DrGm : 各组分均处于标准态时，反应
含
进度为1mol时的吉布斯函数变
化学平衡条件： DrGm =SB vBmB=0 (恒T, p，W' =0 )
推导: 封闭系统微变: dG =-SdT + Vd p+SBmBdnB dT = 0，dp = 0，W '=0
dG =SB mBdnB (恒T,p,W '=0) 反应进度dx：dnB/vB =dx
mB不变时 积分： dx =01
反应的恒温方程 DrGm=DrGm + RTlnPB(aB)vB 平衡：DrGm=0 ( 恒T、p，W '=0)
DrGm = SB vBmB = -RT lnPB (aB)evB DrGm :标准摩尔反应吉布斯函数变 e:表示平衡
定义标准平衡常数: K = PB(aB)evB
DrGm = -RTlnK
无凝聚相项
应用：讨论各类反aB)关系
下节将讨论
4.2 标准平衡常数K 和DrGm 的关系
4.2.1 标准平衡常数K 的定义 4.2.2 不同反应系统K 的表示形式 4.2.3 DrGm 的计算
4.2.1 标准平衡常数Kө的定义
反应吉布斯函数变: DrGm=SB vBmB (恒T，p,W'= 0)