大学物理化学课件--第3章+化学平衡-+化学势化学平衡

B
G ( nB
)T , p,nC (cB )
U
( nB
) S ,V
,nC (c B )
H
( nB
) S , p,nC (cB )
A
( nB
)T ,V
,nC (c B )
含义：定温定压除B以外物质的量都不变时，系统G
随nB的变化率。或……
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§3-1 化学势 二、化学势判据及其应用
以dG S dT Vdp B d nB 为例：
2016编辑
第三章
化学平衡 （Chemical Equilibrium）
第三章 化学平衡（教材第五章）
无机化学中学过的
定T定p反应处于平衡态时：
G
θ m
(
T
)
RT
ln
K
θ
ΔGT,p=0
(仅是T的函数) (也仅是T的函数)
K θ
(
pB
/
p
θ
)e
B
q
或
B
任给态反应商：
K θ
(cB
/
cθ
) B eq
➢化学势判据在化学平衡中的应用
B
J ( pB / pθ ) B 或 J (cB / c θ ) B
B
B
等温方程： G m (T
)
G
θ m
(
T
)
RT
ln
J
0
自发 平衡
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第三章 化学平衡（教材第五章） 无机化学中学过的
反应处于任意给定状态 J K θ时 ： G m (T ) 0 偏 离 平 衡 态 ， 反 应 发 生移 动 ：
Bα
β B
d nB
d nB
(d nB 0)
自发
dG
BdnB
(
β B
wenku.baidu.com
α B
)d
n
B
0
平衡
(
β B
α B
)
0
自发 平衡
或
：
β B
α B
自发 平衡
结论：封闭系中相变化总是向着化学势降低的方向 自发进行；平衡时B组分在两相的化学势相等。
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§3-1 化学势 二、化学势判据及其应用
例2、定温定压的化学变化
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第三章 化学平衡
学习 要求
及
重点
➢理解化学势及其判据
➢理解方程 Gmθ RT ln K θ ➢掌握平衡常数
➢掌握平衡移动的定性讨论、平衡转化率 的计算
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§3-1 化学势（教材§4.2 、§4.3 ）
什么是化学势
知
识
化学势判据及其应用
点
化学势等温式
判 据 函 数
之 前 学 过 的
S隔离 0 G T,p 0 AT,V 0
隔离系统 定温定压封闭系统 定温定容封闭系统
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§3-1 化学势 一、化学势定义
纯物质封闭系（双变量系）：
热力学 基本方程
dU T d S pdV dH T dS V d p d A S dT pdV
U f(S,V ) H f(S, p) A f(T ,V )
d G S dT V d p G f(T , p)
J < Kθ时， ΔGm(T) <0 正向反应自发； J > Kθ时， ΔGm(T) >0 逆向反应自发； T改变时， KӨ改变。
近似处理： RT ln KTθ Gmθ,T Hmθ,298K TSmθ,298K
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第三章 化学平衡（教材第五章） 目录
§3-1 化学势 §3-2 热力学平衡常数 §3-3 平衡移动的热力学原理 §3-4 化学平衡原理的应用 （书中§5.5~§5.7为不要求内容）
aA+bB T,p yY+zZ
dGT,p B dnB B(B d ) 0自平发衡
d 0
G
即 ： yY zZ
T , p Gm
aA bB
BB
自发
0 平衡
自发
0平衡
结论：封闭系中化学变化总向着化学势降低的方向
自发进行。
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§3-1 化学势
三、化学势等温式 定温下µ=f(p)、 µ=f(c)……
k U
dU
T
d
S
p dV
( B1 nB
) S ,V ,nC (cB)
d nB
k H
dH
T
dS
V
d
p
( B1 nB
) S , p,nC (cB)
d nB
k A
d
A
S dT
p dV
( B1 nB
)T ,V ,nC (cB)
d nB
k G
dG
S
dT
V
d
p
( B1 nB
)T , p,nC (cB)
d
nB
可以 证明 各项 相等
* (l,T
)
*
(g,T
)
θ(g,T )
RT
ln
p* pθ
θ(l,T )
* (s,T )
*(g,T )
θ(g,T )
RT
ln
p* pθ
θ(s,T )
液态或固态物质的标准态化学势。
标准态——处于T， pӨ下纯液体(固体)
4、溶液中各组分的化学势等温式:µ=f(c)
（见第四章）
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§3-2 热力学平衡常数 深入理解平衡常数的含义
对组成可变的封闭系[(k+2)变量系]：
U f(S ,V , n1 , n2 ,nk ) H f(S , p, n1 , n2 ,nk ) A f(T ,V , n1 , n2 ,nk ) G f(T , p, n1 , n2 ,nk )
基本方 程变为
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§3-1 化学势 一、化学势定义
组成可变的封闭系[(k+2)变量系]的基本方程：
2、混合理想气体中分压为pB的组分B
pV=nRT，且：pBV=nBRT ，相当于B独立存在：
d B
d Gm,B
Vm,B d
pB
RT pB
d
pB
仍有
B
θ B
(T
)
RT
ln
pB pθ
混合理气中组分B的标准态(T , pB=pӨ)化学势
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§3-1 化学势
三、化学势等温式
3、纯液体及纯固体 定温下：l(T,p*) g (T,p*) 或 s (T,p*) g (T,p*)
定义为化学势μB
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§3-1 化学势
一、化学势定义
组成可变的封闭系[(k+2)变量系]的基本方程：
k
dU T d S p dV B d nB B1
k
d H T d S V d p B d nB B1
k
d A S dT p dV B d nB B1
k
d G S dT V d p B d nB B1
1、纯理想气体 G n T , p Gm
基本方程
定T下从pӨ → p d dGm Sm dT Vm d p
RT
Vm d p
dp p
积分得：
θ
Gm
Gmθ
RT
ln
p pθ
θ (T )
RT
ln
p pθ
——纯理气化学势等温式
理想气体的标准态(T , pӨ)化学势
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§3-1 化学势 三、化学势等温式
dG判据：封闭系、定T 定p条件下
d G
BdnB
0
自发 平衡
以 dA SdT pdV BdnB为例：
dA判据：封闭系、定T 定V条件下
d A
B
d
nB
0
自发 平衡
化 学 平化 衡学 和势 相判 平据 衡对 方 便
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§3-1 化学势 二、化学势判据及其应用
例1、相变化： Bα T, p Bβ