大学二年级物理化学(AB)课件-6-第六章-化学平衡
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B
不同之处是改变了系统的变量，例如对于Gibbs自 由能来说，变量由(T，p，nB)变成了(T，p， )。
等温、等压条件下，
(dG)T, p BBd
B
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
(dG)T, p BBd
B
G
T , p
BB
B
r Gm
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常来自百度文库能进行到底？ CoCl2·6H2O + 4-甲基苯胺
有机化合物---合成1000多种，得率100%
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
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：
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
第六章 化学平衡
一般，化学反应均能同时向正逆两方向进行： 反应物 产物
当两个方向反应速率相等时，我们就说反应达到了 平衡。其特点是：
平衡时，各物质的数量均不再随时间改变，且反 应物与生成物的量之间有一定的关系，外界条件不 变，此状态不变。从宏观上讲，化学平衡是静态的， 但从微观上看，则是动态的。
物理化学电子教案
材化学院大学化学教学部
中国地质大学(武汉)
第六章 化学平衡
§6.1 化学反应的平衡条件— 反应进度和化学反应的亲和势
§6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 §6.3 平衡常数的表示式 §6.4 复相化学平衡 §6.5 标准摩尔生成Gibbs自由能 §6.6 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 §6.7 同时化学平衡 §6.9 近似计算
A
G
T
,
p
A rGm BB
B
代入基本公式，得
dU TdS pdV Ad
dG SdT Vdp Ad
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的亲和势
对于一般的化学反应
0 BB
B
G
T , p
BB rGm A
B
A> 0
反应正向进行
A< 0
反应逆向进行
A= 0
度处于0~1mol之间。
G
反应自发向右进
T , p
0
行，趋向平衡
G
G
T , p
0
G
T , p
0
G
T , p
0
反应自发向左进 行，趋向平衡
G
T , p
0
G
T , p
0
反应达到平衡
0
e
1
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？
以反应 D E 2F 为例，在反应过程中 Gibbs自由能随反应过程的变化如图所示。
R点，D和E未混合时Gibbs R 自由能之和；
P
因D、E混合 使自由能降低
S点，产物F的Gibbs自由能。
因生成F后D、
P点，D和E混合后Gibbs自 G 由能之和；
反应达平衡
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
§6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式
理想气体混合物中B的化学势表达式为：
B (T ,
p)
B
(T
)
RT
ln
pB p
对于非理想气体混合物，压力换成逸度，即
B (T ,
p)
B (T )
RT
ln
pB B
p
B (T ,
p)
B
(T
)
RT ln
fB p
一般，反应物与产物处于同一系统的反应都是可 逆的，不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反 应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于 存在混合Gibbs自由能的缘故。
反应一旦进行，反应物之间，反应物与产物之间 要发生混合，混合熵是大于零的。由 G= HTS 得知，大于零的混合熵的存在，将使Gibbs自由能 减小。
B
反应自发地向右进行
(rGm )T , p BB 0
B
反应自发地向左进行
(rGm )T, p BB 0
B
这就是化学平衡条件。
反应达到平衡
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
判断化学反应的方向与限度
用 G / T, p判断，这相当于G ~ 曲线上的斜率
因为是微小变化，反应进
E、F混合后的 自由能降低
S
T点，反应达平衡时，所有
物质的Gibbs自由能之总和，
T
包括混合Gibbs自由能。
1
nD
0
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？ 若要使反应进行到底，需在vant 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。
dU TdS pdV BdnB
B
dG SdT Vdp BdnB
B
对化学反应系统，引入反应进度的概念，则
0 BB
B
d dnB B
dnB Bd
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
基本公式可表示为：
dU TdS pdV BBd
B
dG SdT Vdp BBd
上式可用于任何气体混合物（理想的或非理想的，
因为对理想的，fB＝pB）。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的等温方程式
化学反应是一个宏观过程，因而它的方向、限度 以及平衡条件、平衡时各物质量之间的关系都可用 热力学基本原理和规律来解决。
§6.1 化学反应的平衡条件
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
化学反应的亲和势
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
对任意不做非膨胀功的封闭系统，当系统有微小 的变化时，有
这两个公式适用条件：
（1）等温、等压、不作非膨胀功的化学反应；
（2）反应过程中，各物质的化学势B保持不变。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
G
T
,
p
BB rGm
B
保持B不变的条件是：
在有限量的系统中，反应的进度ξ 很小，系统中 各物质数量的微小变化，不足以引起各物质浓度的
变化，因而其化学势不变。
或者设想是在很大的系统中发生了一个单位的化 学反应，此时各物质的浓度也基本上没有变化，相 应的化学势也可看作不变。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
判断化学反应的方向与限度
用 rGm、 BB、G / T , p 作判据都是等效的。
B
(rGm )T , p BB 0
不同之处是改变了系统的变量，例如对于Gibbs自 由能来说，变量由(T，p，nB)变成了(T，p， )。
等温、等压条件下，
(dG)T, p BBd
B
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
(dG)T, p BBd
B
G
T , p
BB
B
r Gm
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常来自百度文库能进行到底？ CoCl2·6H2O + 4-甲基苯胺
有机化合物---合成1000多种，得率100%
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
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：
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
第六章 化学平衡
一般，化学反应均能同时向正逆两方向进行： 反应物 产物
当两个方向反应速率相等时，我们就说反应达到了 平衡。其特点是：
平衡时，各物质的数量均不再随时间改变，且反 应物与生成物的量之间有一定的关系，外界条件不 变，此状态不变。从宏观上讲，化学平衡是静态的， 但从微观上看，则是动态的。
物理化学电子教案
材化学院大学化学教学部
中国地质大学(武汉)
第六章 化学平衡
§6.1 化学反应的平衡条件— 反应进度和化学反应的亲和势
§6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 §6.3 平衡常数的表示式 §6.4 复相化学平衡 §6.5 标准摩尔生成Gibbs自由能 §6.6 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 §6.7 同时化学平衡 §6.9 近似计算
A
G
T
,
p
A rGm BB
B
代入基本公式，得
dU TdS pdV Ad
dG SdT Vdp Ad
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的亲和势
对于一般的化学反应
0 BB
B
G
T , p
BB rGm A
B
A> 0
反应正向进行
A< 0
反应逆向进行
A= 0
度处于0~1mol之间。
G
反应自发向右进
T , p
0
行，趋向平衡
G
G
T , p
0
G
T , p
0
G
T , p
0
反应自发向左进 行，趋向平衡
G
T , p
0
G
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0
反应达到平衡
0
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1
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？
以反应 D E 2F 为例，在反应过程中 Gibbs自由能随反应过程的变化如图所示。
R点，D和E未混合时Gibbs R 自由能之和；
P
因D、E混合 使自由能降低
S点，产物F的Gibbs自由能。
因生成F后D、
P点，D和E混合后Gibbs自 G 由能之和；
反应达平衡
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
§6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式
理想气体混合物中B的化学势表达式为：
B (T ,
p)
B
(T
)
RT
ln
pB p
对于非理想气体混合物，压力换成逸度，即
B (T ,
p)
B (T )
RT
ln
pB B
p
B (T ,
p)
B
(T
)
RT ln
fB p
一般，反应物与产物处于同一系统的反应都是可 逆的，不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反 应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于 存在混合Gibbs自由能的缘故。
反应一旦进行，反应物之间，反应物与产物之间 要发生混合，混合熵是大于零的。由 G= HTS 得知，大于零的混合熵的存在，将使Gibbs自由能 减小。
B
反应自发地向右进行
(rGm )T , p BB 0
B
反应自发地向左进行
(rGm )T, p BB 0
B
这就是化学平衡条件。
反应达到平衡
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
判断化学反应的方向与限度
用 G / T, p判断，这相当于G ~ 曲线上的斜率
因为是微小变化，反应进
E、F混合后的 自由能降低
S
T点，反应达平衡时，所有
物质的Gibbs自由能之总和，
T
包括混合Gibbs自由能。
1
nD
0
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
为什么化学反应通常不能进行到底？ 若要使反应进行到底，需在vant 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。
dU TdS pdV BdnB
B
dG SdT Vdp BdnB
B
对化学反应系统，引入反应进度的概念，则
0 BB
B
d dnB B
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材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
基本公式可表示为：
dU TdS pdV BBd
B
dG SdT Vdp BBd
上式可用于任何气体混合物（理想的或非理想的，
因为对理想的，fB＝pB）。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的等温方程式
化学反应是一个宏观过程，因而它的方向、限度 以及平衡条件、平衡时各物质量之间的关系都可用 热力学基本原理和规律来解决。
§6.1 化学反应的平衡条件
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
化学反应的亲和势
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
对任意不做非膨胀功的封闭系统，当系统有微小 的变化时，有
这两个公式适用条件：
（1）等温、等压、不作非膨胀功的化学反应；
（2）反应过程中，各物质的化学势B保持不变。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
化学反应的平衡条件和反应进度 的关系
G
T
,
p
BB rGm
B
保持B不变的条件是：
在有限量的系统中，反应的进度ξ 很小，系统中 各物质数量的微小变化，不足以引起各物质浓度的
变化，因而其化学势不变。
或者设想是在很大的系统中发生了一个单位的化 学反应，此时各物质的浓度也基本上没有变化，相 应的化学势也可看作不变。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
判断化学反应的方向与限度
用 rGm、 BB、G / T , p 作判据都是等效的。
B
(rGm )T , p BB 0