化学平衡与热力学势函数.ppt

**关于化学平衡与热力学势函数*第1页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第三章化学平衡与热力学势函数第一节概述一.概念和意义1.化学平衡的概念一个化学反应的正反应与逆反应速度相等时，体系中各物质的数量就不再随着时间而改变，即为化学平衡。化学平衡是有外界条件的，一旦外界条件稍有变化，平衡就破坏，然后按照新的外界条件建立新的平衡。例：2SiO2(固)====2SiO（气）+O2（气）利用化学平衡的知识计算出298K时平衡常数K=2.917，而在1173K时K=2.735×104，显然在1178K时上述反应向右进行要完全得多。因此可以用此工艺条件来制备氮化硼。化学平衡则是通过平衡常数来使方向与限度具体化。*第2页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三2.意义研究化学平衡的目的是要创造一定的条件使平衡朝着有利于生产的方向转化，使产品达到应该能达到的最大限度。相平衡可以利用相图把反应的方向和限度体现得十分具体，而化学平衡则是通过平衡常数来使反应的方向和限度具体化。二.化学平衡的条件从物理化学基础可知：在等温等压条件下：自动过程：平衡的条件：*第3页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三例：N2+3H22NH3dnmol3dnmol2dnmol设物质消耗为正，物质增加为负，则：①要使此过程为自发过程，必须：∵dn≠0∴必有：即：②达到平衡的条件：*第4页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三对于一般反应：aA+bBdD+gG自发进行和平衡的条件是：通式：式中γi代表反应方程式中反应物质I的系数。该式具体地代表了化学反应自动进行的方向与限度的判断标准。它表明只有当反应物的∑γiμi大于产物的∑γiμi时反应才可能自动地由左向右进行，一直进行到二者相等为止，这就是反应达到平衡的条件。或者说这个化学反应达到了最大限度。*第5页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第二节平衡常数一.多相反应的平衡常数1.多相反应的概念同时有气相、固相或液相参加的反应称为多相反应。2.多相反应平衡常数的推导例1：Fe2O3(S)2FeO(S)+1/2O2(g)在等温等压下达到平衡时：2μFeO+1/2μO2=μFe2O3（1）（固）（气）（固）实验证明，固体都有蒸气压力，因此，这一体系中实际存在着二种平衡：①相平衡；②固体与其蒸气的平衡：*第6页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三μi(S)=μi(g)即：μFeO(S)=μFeO(g)μFe2O3(S)=μFe2O3(g)那么，上例中的（1）式也可以写成:2μFeO(g)+1/2μO2(g)=μFe2O3(g)按理想气体考虑，则有：式中（3）（4）（2）*第7页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三将（3）、（4）式代入（2）式：(5)设:则：Δμ°=RTlnK′*第8页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三由于，在一定温度下，纯固体和纯液体的饱和蒸气压是固定的，与固体和液体的量无关。所以可将这些固定数量并入K′，即，将（5）式改写为：设：（6）上式说明，对于有纯固体或液体参加的化学反应，它们的饱和蒸气压不必表示在平衡常数的关系中，而只需用反应中气相的分压来表示。例2Ag2CO3AgO+CO2*第9页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三3.多相反应平衡常数的应用多相反应平衡理论可用来控制或促进某些物质的分解。例3：陶瓷青瓷釉中铁的成分，应以FeO存在，即在还原气氛的条件下烧成的。从例1可知，该反应的反应常数为：这说明在温度不变的情况下该多相反应的方向实际上完全决定于氧的分压。例4：383K下干燥，为了防止Ag2CO3分解应采用何种措施？Ag2CO3