化学与环境工程系课件

单击此处编辑母版标题样式,武 汉 工 业 学 院,化 学 与 环 境 工 程 系,第五章 化 学 平 衡,武 汉 工 业 学 院化 学 与 环 境 工 程 系第五章,第五章,化学,平衡,本章目录,5-1 化学反应的吉布斯函数变（,r,G,m,),5-4 温度对标准平衡常数的影响,5-2 化学等温方程及平衡常数,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数（,r,G,m,),的计算,第五章 化学平衡本章目录5-1 化学反应的吉布,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),一、摩尔反应吉布斯函数（,r,G,m,）,任一发生化学反应的封闭系统内发生微小变化时，反应的吉布斯函数变量为：,恒温、恒压下反应，则dT=0,dP=0,上式变为：,（1）,5-1 化学反应的吉布斯函数变（rGm)一、摩尔反应,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),根据反应进度,的定义，有：,将（2）式代入（1）中，得：,（2）,（3）,5-1 化学反应的吉布斯函数变（rGm)根据反应进度,对于大量系统中反应进度为1mol（或微小变化）时体系的吉布斯能的改变为：,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),结论及定义,对于大量系统中反应进度为1mol（或微小变化）时体系的吉布斯,1)量纲：Jmol,-1,；,2)对同一化学反应来讲，其具体,值与计量方程式写法有关。,对,r,G,m,的理解：,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),1)量纲：Jmol-1；对rGm 的理解：5-1,二、化学反应的平衡条件,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),r,G,m,0,反应不能自发进行，但逆反应可自,发进行,二、化学反应的平衡条件5-1 化学反应的吉布斯函数变（,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),三、G与 的关系,1、反应过程中各相的组成均不发生改变时，则系统的G,图为一条直线，如下图。,a线：斜率为正，,r,G,m,0,，反,应不能自发进行,b线：斜率为零，,r,G,m,0,，反,应达到平衡态,c线：斜率为负，,r,G,m,0,，反,应可以自发进行,例：CaCO,3,(S)=CaO(S)+CO,2,（g）,5-1 化学反应的吉布斯函数变（rGm)三、G与,5-1 化学反应的吉布斯函数变,（,r,G,m,),2、相组成发生改变的化学反应，系统的G,图为一条向,下凹的曲线，如下图所示。,可见，随着反应的进行，即的增大，G先减小，经过最低点后，又逐渐增加。,左侧：,斜率为负，,r,G,m,0,，反,应不能自发进行,例：,N,2,(g)+H,2,(g)=2NH,3,（g）,HCOOH(l)+CH,3,OH(l)=HCOOCH,3,(l)+H,2,O(l),5-1 化学反应的吉布斯函数变（rGm)2、相组成发,一、理想气体反应的等温方程,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,理想气体混合物任一组分B的化学势为：,令：,上式中，为标准摩尔反应吉布斯函数。,一、理想气体反应的等温方程5-2 化学等温方程及标准平,则：,D,r,G,m,=D,r,G,q,m,+,RT,ln,J,P,理想气体化学,反应的等温方程,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,则：DrGm=DrGqm+RTlnJP理想气体化学,二.理想气体化学反应的标准平衡常数,K,K,:,无量纲,T一定时为常数,其数值与计量式的写法有关。,当反应达平衡时：,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,二.理想气体化学反应的标准平衡常数KK:无量纲,T一定,反应正向自发进行,系统已达平衡,反应不能自发进行，但逆向反应可自发进行,等温方程的意义：可用来判别一个化学反应能否自发进行以及进行到什么程度为止。,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,反应正向自发进行系统已达平衡反应不能自发进行，但逆向反应可自,若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常压下压力对凝聚态的影响可忽略不计。可近似认为凝聚态在常压下的化学势等于其标态化学势。,三、有纯态凝聚相参加的理想气体反应,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,可见，有纯态凝聚相参与的理想气体的化学反应，其平衡常数等于各气相组分的平衡压力商，不出现凝聚相。,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,可见，有纯态凝聚相参与的理想气体的化学反应，其平衡常数等于各,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,5-2 化学等温方程及标准平衡常数,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数,（,r,G,m,),的计算,一、由 计算,：标准摩尔生成吉布斯函数，数据可查,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数（rGm)的计算一、,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数,（,r,G,m,),的计算,二、由 和 计算,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数（rGm)的计算二、,三、由相关反应计算,5-3 标准摩尔反应吉布斯函数,（,r,G,m,),的计算,例如：(1)C(s)+O,2,(g),CO,2,(g),(2)CO(g)+1/2,O,2,(g),CO,2,(g),(3),C(s)+1/2O,2,(g),CO,(g),可以看出：（1）（2）（3）,则有：,相关反应：由加减关系可以得到的化学反应,三、由相关反应计算5-3 标准摩尔反应吉布斯函数（r,5-4 温度对标准平衡常数的影响,一、范特霍夫方程,范特霍夫方程,1.范特霍夫方程的数学表达式,5-4 温度对标准平衡常数的影响一、范特霍夫方程,5-4 温度对标准平衡常数的影响,2.范特霍夫等压方程的应用,随温度升高而增大,随温度升高而减小,与温度无关,5-4 温度对标准平衡常数的影响2.范特霍夫等压方程,二、,r,H,m,可视为常数时范特霍夫方程的积分式,将范特霍夫方程,定积分得,不定积分得,5-4 温度对标准平衡常数的影响,二、rHm 可视为常数时范特霍夫方程的积分式将范特霍夫方,三、,r,H,m,不,为常数时,时范特霍夫方程的积分式,5-4 温度对标准平衡常数的影响,三、rHm 不为常数时时范特霍夫方程的积分式5-4,千里之堤溃于蚁穴，小洞不补大洞难堵。,11月-24,11月-24,Friday,November 15,2024,清洁：维持前,3S,的成果，制度化，规范化。,21:29:49,21:29:49,21:29,11/15/2024 9:29:49 PM,创造有魅力的质量，造就忠实顾客群体。,11月-24,21:29:49,21:29,Nov-24,15-Nov-24,多看一眼，安全保险；多防一步，少出事故。,21:29:49,21:29:49,21:29,Friday,November 15,2024,预防保养及时做，生产顺畅不会错。,11月-24,11月-24,21:29:49,21:29:49,November 15,2024,安全生产常抓不懈，抓而不紧，等于不抓。,2024年11月15日,9:29 下午,11月-24,11月-24,传播安全知识，践行社会使命。,15 十一月 2024,9:29:49 下午,21:29:49,11月-24,安全挂在心上，规程握在手上。,十一月 24,9:29 下午,11月-24,21:29,November 15,2024,参加灭火工作是每一个成年公民的应尽义务。,2024/11/15 21:29:49,21:29:49,15 November 2024,品质你我做得好，顾客留住不会跑。,9:29:49 下午,9:29 下午,21:29:49,11月-24,没有措施的管理是空谈的管理，没有检查和计划的管理是空洞的管理。,11月-24,11月-24,21:29,21:29:49,21:29:49,Nov-24,行动是成功的开始，等待是失败的源头。,2024/11/15 21:29:49,Friday,November 15,2024,找方法才能成功，找借口只会失败。,11月-24,2024/11/15 21:29:49,11月-24,谢谢大家！,千里之堤溃于蚁穴，小洞不补大洞难堵。9月-239月-23Th,