4章化学热力学基础.PPT

5-5 化学平衡状态 5.1.1化学平衡 5-7 浓度对化学平衡的影响 5-8 压力对化学平衡的影响 惰性气体对平衡的影响 1、保持压强不变，加入惰性气体使体积增大，向分子数增加的方向进行。 2、保持体积不变，加入惰性气体使压强增大，体积不变，各气体的分压不变，故平衡不动。 5-9 温度对化学平衡的影响 ?rGm = ?rG?m + RTlnQ 化学热力学中有如下关系式，表明 ?rG?m，Q 和 ?rGm 三 者之间的关系： 这就是化学反应等温式。用该式可以求出 ?rGm ， 以做为 非标准态下化学反应进行方向的判据。 0 自发反应 ?rGm = 0 可逆途径，平衡态 0 非自发 当体系处于平衡时 有 ?rGm = 0 ， 同时 Q = K? 故化学反应等温式 ?rGm = ?rG?m + RTlnQ 变为 0 = ?rG?m + RTln K? 即 ?rG?m = － RTln K? 这一公式极为重要，它将两个重要的热力学数据 ?rG?m 和 K? 联系起来。 将 ?rG?m = － RTlnK? 代入化学等温式，得 ?rGm = － RTlnK? + RTlnJ 这个式子将非标准态下的两种判据联系起来： J K? 时，反应正向进行， 由公式得 ?rGm 0 ； J K? 时，反应逆向进行， 由公式得 ?rGm 0 ； J = K? 时，反应达到平衡， 由公式得 ?rGm = 0 。 q = D K J ln RT rGm 　　在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度或减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方向移动；增加生成物的浓度或减少反应物的浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。 　　在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用。 　　不断将生成物从反应体系中分离出来，则平衡将不断向生成产物的方向移动。 　　等温下，增大总压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减压，则平衡向气体分子数增加的方向移动。如： 　　673K时反应：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) 　　如果气态反应物的总分子数和气态生成物总分子数相等，在等温下，增加或降低总压强，对平衡没有影响。如： 　　773K时反应 CO+H2O?H2+CO2 * * 第五章 化学热力学基础 5-1 化学热力学的研究对象 热力学是研究热和其他形式能量之间转化规律的科学。它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的方法，是以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。 用热力学的原理和方法来研究化学过程及其伴随的能量变化就形成了化学热力学。 5-2 基本概念 1、 体系和环境 体系 我们研究的物质对象，称为体系。 环境 体系以外的其它部分，称为环境。 例如，我们研究杯子中的水，则水是体系。 水 面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子，房屋，地球，太阳等也都是环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境，即水面上的空气和杯子等。 又如，若以 N2 和 O2 混合气体中的 O2 作为体系，则 N2 是环境，容器也是环境。 界面 体系和环境之间有时有明确的界面，如水和杯子；有时又无明确的界面，如 N2 和 O2 之间。此时，可以设计一个假想的界面，从分体积的概念出发，认为 VO 以内是体系，以外是环境。 宇宙 体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。 按照体系和环境之间的物质及能量的交换关系，可以将体系分为三类： 1） 敞开体系 既有能量交换，又有物质交换； 2） 封闭体系 有能量交换，无物质交换； 3） 孤立体系 既无物质交换，又无能量交换。 例如，一个敞着瓶口，盛满热水的瓶子。水为体系，则是一个 敞开体系。