物理化學(xué)電子教案—第六章本章重點(diǎn)1．掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義及其應(yīng)用2．掌握用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)及平衡組成的方法；判斷在一定條件下化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的方向。3．會(huì)分析溫度、壓力、組成等因素對(duì)化學(xué)平衡的影響。6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)一、化學(xué)反應(yīng)的方向與限度任意化學(xué)反應(yīng)體系（封閉的單相體系，不作非膨脹功）發(fā)生了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，設(shè)為：各物質(zhì)的變化量必須滿足：根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義，可以得到：6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)等溫、等壓條件下，當(dāng) 時(shí)：6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)用 判斷都是等效的。反應(yīng)自發(fā)地向右進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)地向左進(jìn)行，不可能自發(fā)向右進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)用 判斷，這相當(dāng)于 圖上曲線的斜率，因?yàn)槭俏⑿∽兓?，反?yīng)進(jìn)度處于0~1mol之間。反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)達(dá)到平衡6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)

嚴(yán)格講，反應(yīng)物與產(chǎn)物處于同一體系的反應(yīng)都是可逆的，不能進(jìn)行到底。

只有逆反應(yīng)與正反應(yīng)相比小到可以忽略不計(jì)的反應(yīng)，可以粗略地認(rèn)為可以進(jìn)行到底。這主要是由于存在混合吉布斯自由能的緣故。二、為什么化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？6.1

化學(xué)平衡的條件和反應(yīng)的親和勢(shì)

將反應(yīng) 為例，在反應(yīng)過程中吉布斯自由能隨反應(yīng)過程的變化如圖所示。R點(diǎn)，D和E未混合時(shí)吉布斯自由能之和；P點(diǎn)，D和E混合后吉布斯自由能之和；T點(diǎn)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，所有物質(zhì)的吉布斯自由能之總和，包括混合吉布斯自由能；S點(diǎn)，純產(chǎn)物F的吉布斯自由能。6.冰1化學(xué)幸平衡蜓的條喂件和遵反應(yīng)彈的親膚和勢(shì)6.刮1化學(xué)仿平衡碌的條鳳件和草反應(yīng)花的親病和勢(shì)19差22年，攏比利容時(shí)熱范力學(xué)演專家稿德唐廈德（De沸d殃on嫌de湊r）首挽先引牲進(jìn)了貢化學(xué)禍反應(yīng)筐親和認(rèn)勢(shì)的虹概念斬。他如定義蟻化學(xué)寄親和戀勢(shì)A為：或A是狀贊態(tài)函群數(shù)，汗體系微的強(qiáng)率度性潤質(zhì)。余用A判斷虛化學(xué)欄反應(yīng)改的方層向具尋有“勢(shì)”的性嫁質(zhì)，反即：A>0反應(yīng)英正向腰進(jìn)行A<0反應(yīng)押逆向狂進(jìn)行A=0反應(yīng)租達(dá)平茄衡三、盲化學(xué)摟反應(yīng)豪親和傾勢(shì)6.辮2化學(xué)廊反應(yīng)頁的平敵衡常馬數(shù)和造等溫眾方程廈式式中漲為逸掌度，謠如果感氣體呢是理裕想氣殃體，車則兄。將化學(xué)勢(shì)表示式代入 的計(jì)算式，得令：

稱為化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs

自由能變化值，只是溫度的函數(shù)。一、洲化學(xué)吊反應(yīng)班等溫犬方程悔式（興范特河霍夫霉等溫劫方程替式）6．2化學(xué)粘反應(yīng)末的平仁衡常叫數(shù)和惑等溫呀方程往式這就是化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。稱為“逸度商”，可以通過各物質(zhì)的逸度求算。值也可以通過多種方法計(jì)算，從而可得的值。有任意反應(yīng)6.掀2化學(xué)稼反應(yīng)特的平凡衡常軌數(shù)和歇等溫侵方程鎮(zhèn)式當(dāng)體系達(dá)到平衡，，則

稱為熱力學(xué)平衡常數(shù)，它僅是溫度的函數(shù)。在數(shù)值上等于平衡時(shí)的“逸度商”，是量綱為1的量，單位為1。因?yàn)樗c標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)有關(guān)，所以又稱為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。二、國熱力辱學(xué)平嗎衡常送數(shù)6.集2化學(xué)竊反應(yīng)腳的平糖衡常辛數(shù)和射等溫聰方程浮式化學(xué)全反應(yīng)砍等溫京式也刪可表類示為運(yùn)：對(duì)理想氣體反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)向左自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)平衡三、茶用化捧學(xué)反伐應(yīng)等腿溫式著判斷楊反應(yīng)幟方向6.砍3平衡驚常數(shù)年與化疼學(xué)方碼程式移的關(guān)森系經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系下標(biāo)m

表示反應(yīng)進(jìn)度為1mol

時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能的變化值。顯然，化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系，的值也呈倍數(shù)關(guān)系，而值則呈指數(shù)的關(guān)系。6.爸3平衡貨常數(shù)濃與化本學(xué)方致程式罰的關(guān)剝系例如泡：（1）（2）一、幅平衡宣常數(shù)與與化遲學(xué)方殿程式捐的關(guān)救系6.摩3平衡屋常數(shù)線與化胃學(xué)方杯程式杠的關(guān)胡系反應(yīng)覽達(dá)平坦衡時(shí)氣，用尼反應(yīng)糞物和布生成泡物的銳實(shí)際紛壓力伸、摩茫爾分適數(shù)或盜濃度泡代入拾計(jì)算故，得句到的爽平衡易常數(shù)烈稱為想經(jīng)驗(yàn)培平衡壘常數(shù)城，一鵝般有先單位反。例臂如，色對(duì)任河意反布應(yīng)：1.用壓力表示的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)當(dāng) 時(shí)，的單位為1。二、批經(jīng)驗(yàn)軋平衡嘴常數(shù)6.稍3平衡撒常數(shù)果與化瘋學(xué)方剝程式經(jīng)的關(guān)抗系2.用摩爾分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)對(duì)理想氣體，符合Dalton分壓定律，Da鏟lt內(nèi)on6.權(quán)3平衡貴常數(shù)額與化原學(xué)方索程式總的關(guān)足系3．用物質(zhì)的量濃度表示的平衡常數(shù)對(duì)理想氣體，6.塊4復(fù)相陷化學(xué)腐平衡解離忌壓力什么期叫復(fù)藝相化印學(xué)反怎應(yīng)6.算4復(fù)相盒化學(xué)貿(mào)平衡稱為的解離壓力。例如岸，有朗下述搬反應(yīng)挨，并鉛設(shè)氣抄體為終理想吼氣體度：有氣筒相和系凝聚駁相（揉液相移、固侮體）適共同醬參與駝的反趁應(yīng)稱枝為復(fù)戒相化助學(xué)反匪應(yīng)。只擁考慮伍凝聚允相是卡純態(tài)乎的情域況，危純態(tài)洽的化用學(xué)勢(shì)克就是聞它的踩標(biāo)準(zhǔn)特態(tài)化域?qū)W勢(shì)紅，所輝以復(fù)相輕反應(yīng)投的熱歪力學(xué)傭平衡脈常數(shù)突只與護(hù)氣態(tài)殊物質(zhì)莊的壓遮力有允關(guān)。一、慰復(fù)相篩化學(xué)湖反應(yīng)6.弟4復(fù)相辯化學(xué)鋒平衡某固杠體物伴質(zhì)發(fā)歸生解睬離反百應(yīng)時(shí)擠，所別產(chǎn)生緩氣體負(fù)的壓摘力，拌稱為餐解離搶壓力青，顯紅然這劃壓力龍?jiān)诙ê藴叵略S有定慈值。如果襪產(chǎn)生劉的氣悲體不棍止一野種，本則所司有氣質(zhì)體壓蜻力的交總和媽稱為作解離悔壓力充。例如：解離壓力則熱桐力學(xué)絮平衡協(xié)常數(shù)：二、島解離濁壓力6.耗4復(fù)相瞧化學(xué)遇平衡（1）物亡理方仇法直接筒測(cè)定梳與濃院度或頭壓力查呈線愛性關(guān)富系的雪物理忠量，她如折易光率徑、電根導(dǎo)率虛、顏燭色、求光的鋸吸收能、定避量的您色譜泛圖譜包和磁鞠共振猶譜等淋，求鍵出平日衡的傍組成悅。這湊種方鍋法不袖干擾栗體系錘的平垃衡狀次態(tài)。（2）化炒學(xué)方提法用驟屠冷、瘋抽去公催化腹劑或頸沖稀塔等方設(shè)法使導(dǎo)反應(yīng)珍停止論，然矛后用源化學(xué)撕分析伴的方咬法求網(wǎng)出平慣衡的伸組成打。三、盆平衡皆常數(shù)鍬的測(cè)避定及迷平衡燙轉(zhuǎn)化講率的岔計(jì)算1.平衡果常數(shù)眨的測(cè)胳定6.掛4復(fù)相缺化學(xué)遵平衡平衡忌轉(zhuǎn)化射率又唉稱為理論羨轉(zhuǎn)化慈率，是集達(dá)到秧平衡累后，魔反應(yīng)臂物轉(zhuǎn)色化為革產(chǎn)物柱的百昨分?jǐn)?shù)飄。工業(yè)腎生產(chǎn)百中稱職的轉(zhuǎn)誓化率圓是指菜反應(yīng)稻結(jié)束弦時(shí)，稍反應(yīng)永物轉(zhuǎn)姑化為鄰產(chǎn)物腐的百箭分?jǐn)?shù)京，因暈這時(shí)冷反應(yīng)泥未必齒達(dá)到木平衡巷，所富以實(shí)凱際轉(zhuǎn)逆化率終往往陵小于利平衡姜轉(zhuǎn)化陰率。2.平衡阻轉(zhuǎn)化柿率的狡計(jì)算6.良5標(biāo)準(zhǔn)藥生成且吉布挪斯自千由能的用途：1.計(jì)算梯熱力之學(xué)平趙衡常衫數(shù)

在溫度T時(shí)，當(dāng)反應(yīng)物和生成物都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，發(fā)生反應(yīng)進(jìn)度為1mol的化學(xué)反應(yīng)Gibbs自由能的變化值，稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯自由能變化值，用 表示。一、炒標(biāo)準(zhǔn)滋反應(yīng)陶吉布枝斯自傲由能碗的變塵化值6.殃5標(biāo)準(zhǔn)浪生成泡吉布蜓斯自成由能(1給)謀-錫(2君)得（3）2.計(jì)算草實(shí)驗(yàn)牌不易紫測(cè)定店的平寫衡常視數(shù)例如，求的平衡常數(shù)6.決5標(biāo)準(zhǔn)荒生成捎吉布齊斯自蜻由能因?yàn)橛?xùn)吉布棚斯自漏由能蒜的絕屢對(duì)值篇不知免道，角所以拼只能辜用相緩對(duì)標(biāo)龜準(zhǔn)，蜜即將淺標(biāo)準(zhǔn)育壓力獎(jiǎng)下穩(wěn)素定單閱質(zhì)（溜包括車純的質(zhì)理想攻氣體層，純即的固輸體或鈔液體泰）的待生成押吉布默斯自答由能鋼看作脊零，過則：在標(biāo)捆準(zhǔn)壓花力下圓，由肌穩(wěn)定容單質(zhì)倍生成1怒mo揚(yáng)l化合登物時(shí)志吉布丙斯自企由能唱的變道化值縱，稱壓為該猴化合憲物的軟標(biāo)準(zhǔn)局生成阻吉布清斯自界由能，用腐下述扣符號(hào)弟表示速：（化合物，物態(tài)，溫度）通常驚在29鑰8.曲15設(shè)K時(shí)的很值有抱表可象查。二、赤標(biāo)準(zhǔn)摩傍爾生市成吉傾布斯熱自由貼能6.雜5標(biāo)準(zhǔn)碌生成綠吉布彈斯自蕩由能

的值在定義時(shí)沒有規(guī)定溫度，通常在298.15K時(shí)的數(shù)值有表可查，利用這些表值，我們可以：計(jì)算任意反應(yīng)在298.15K時(shí)的(1)數(shù)值興的用糧處三、(3)用值求出熱力學(xué)平衡常數(shù)值。根據(jù)與溫度的關(guān)系，可以決定用升溫還是降溫的辦法使反應(yīng)順利進(jìn)行。6.辦5標(biāo)準(zhǔn)袋生成姥吉布?xì)⑺棺詡阌赡?2)判斷反應(yīng)的可能性。在有機(jī)合成中，可能有若干條路線，用計(jì)算的方法，看那條路線的值最小，則可能性最大。若的值是一個(gè)很大的正數(shù)，則該反應(yīng)基本上不能進(jìn)行。例哪題例1將氨望基甲苗酸銨凳放在巾一抽矩空的蠅容器迎中，低并按摟下式弊分解湖：NH2CO火ON矛H4(s兇)=上==逼=2暢NH3(g員)+韻CO2(g計(jì))在20巨.8℃達(dá)到脫平衡植時(shí)，濟(jì)容器溝內(nèi)壓避力為8.攔82擋5k用Pa。在另領(lǐng)一次防實(shí)驗(yàn)吵中，勁溫度爆不變勁，先榴通入需氨氣業(yè)，使仿氨的糖起始罵壓力頓為12氏.4質(zhì)43細(xì)kP悅a，再勝加入噸氨基婆甲酸吼銨使仰之分壁解?？烊羝浇夂鈺r(shí)含尚有薯過量碗固體沙氨基窩甲酸甚銨存勿在，技求平必衡時(shí)拘各氣井體的滴分壓梅及總敲壓。例2甲烷至轉(zhuǎn)化愚反應(yīng)拘：CH4(g魂)+驗(yàn)H2O(澆g)堅(jiān)=希==落=配CO常(g澤)刑+3炮H3(g沸)在90傾0K下的勉標(biāo)準(zhǔn)惕平衡東常數(shù)Kθ=1續(xù).2吹80。若鹿取等園物質(zhì)興的量攜的CH4(g訓(xùn))和H2O(饅g)反應(yīng)威。求廉在該維溫度格及10牙1.侵32撐5k暴Pa下達(dá)狗到平沉衡時(shí)端系統(tǒng)丸的組螞成。課前想提問范特勒霍夫斬等溫舉方程什么井是標(biāo)蜘準(zhǔn)平某衡常麗數(shù)在理喪氣中隸，各慚種平柔衡常恒數(shù)間擇的關(guān)勵(lì)系式6.戴6溫度育、壓祥力及拔惰性驚氣體咬對(duì)化監(jiān)學(xué)平拒衡的賺影響對(duì)吸熱反應(yīng)， ，升高溫度， 增加，對(duì)正反應(yīng)有利。對(duì)放熱反應(yīng)， ，升高溫度， 降低，對(duì)正反應(yīng)不利。一、丙溫度飲對(duì)化漸學(xué)平蟻衡的夠影響6.謝6溫度貞、壓留力及眉惰性掉氣體怖對(duì)化勢(shì)學(xué)平輕衡的挪影響若溫度區(qū)間不大，可視為常數(shù)，得定積分式為：這公串式常若用來余從已注知一仿個(gè)溫但度下相的平失衡常析數(shù)求診出另湖一溫稻度下送的平顆衡常哭數(shù)。6.專6溫度份、壓林力及鋒惰性阻氣體石對(duì)化廉學(xué)平蘋衡的壯影響增加層壓力絨，反街應(yīng)向喚體積蜻減小拾的方牌向進(jìn)虎行。這幼里可幟以用摟壓力占對(duì)平警衡常著數(shù)的呆影響慈從本味質(zhì)上喉對(duì)原輪理加望以說銹明。對(duì)于理想氣體，僅是溫度的函數(shù)二、陽壓力乏對(duì)化總學(xué)平貌衡的窯影響6.則6溫度怠、壓橫力及彼惰性原氣體此對(duì)化砌學(xué)平介衡的義影響也僅是溫度的函數(shù)。因?yàn)?.浩6溫度老、壓賺力及災(zāi)惰性腎氣體互對(duì)化自學(xué)平晚衡的促影響

與壓力有關(guān)，時(shí)，kx隨p的增加而增加，即加壓，反應(yīng)正向進(jìn)行，反之亦然。6.美6溫度猴、壓煌力及保惰性科氣體狹對(duì)化課學(xué)平未衡的插影響例：30半00勉K及Pθ下，CO2有40之%解離浙成CO與O2問20迫2K最Pa下的除解離贏度為廊多少蛾？6.葬8溫度筍、壓政力及蒙惰性妹氣體柴對(duì)化充學(xué)平半衡的尿影響惰性潤氣體吃不影欠響平驅(qū)衡常愁數(shù)值起，當(dāng)贈(zèng)不等逐于零妙時(shí)，榜加入銷惰性站氣體薯會(huì)影多響平歉衡組腿成（充總壓農(nóng)不變悔）例如疾：挨，增裝加惰搬性氣晴體，陸值增茶加，倡括號(hào)賞項(xiàng)下小降。著因?yàn)槌鐬檠ㄖ稻W(wǎng)，則禁項(xiàng)應(yīng)俊增加理，產(chǎn)權(quán)物的雀含量心會(huì)增晃加。總之摔，對(duì)于廁總壓羽不變抽的反倦應(yīng)，歌加入眉惰性扎氣體貸，反論應(yīng)朝呀體積跪增大揭的方懇向移效動(dòng)。三、眾惰性賄氣體隊(duì)對(duì)化量學(xué)平聲衡的敏影響課前甘提問1.什么伸是標(biāo)準(zhǔn)摩半爾生叔成吉旨布斯湖自由熊能？2.溫度鉛對(duì)平替衡移李動(dòng)的對(duì)影響功，即抱范特芬霍夫擔(dān)的定伸積分謊式3.加入芽惰性衣氣體悄，對(duì)子化學(xué)渠平衡者有什傍么影響響？例1：標(biāo)拿準(zhǔn)壓鍛力下扣，乙后苯脫巴氫制銅苯乙訪稀的窯反應(yīng)涼，已脅知87激3K時(shí)，=0珠.1誦78，若喘原料種氣中暑乙苯演和水箱蒸氣患的比仙例為1:倍9，求艘乙苯含的最?yuàn)W大轉(zhuǎn)暴化率稻，若殿不添叮加水活蒸氣產(chǎn)，則貴乙苯牛的轉(zhuǎn)嘴化率族為多礦少？6.晝8溫度桐、壓鋤力及券惰性蕩氣體榜對(duì)化缸學(xué)平擦衡的秋影響例2在體泊積為V，溫伸度為T帶有踐活塞且的容火器中榜，下漏列反大應(yīng)達(dá)擦平衡PC雪l5(g缺)PC擋l3(g植)+克C偵l2(g肝)平衡音總壓爸為P，試包分析櫻下述棍二種狼情況繭下，PC蝴l5的解要離度援有何宜變化皆？（1）保劇持T、P不變斤，通欄入惰熊氣N2，使拿系統(tǒng)擺體積蓬變?yōu)?V。（2）保喚持T、V不變攤，通同入惰勤氣N2，使夢(mèng)總壓射增至2P