我们知道,一定温度下,反应在进行过程中随 Q
的变化 (↑),推动力 ?rGm要变化 (-? 0),若 ?0,则:
§ 1-3 化学反应进行的限度 —— 化学平衡
? 化学平衡 …
化学平衡时,各物质的相对量必然存在 一定 的关系:
? (一 ) 化学反应的标准平衡常数
? 一定温度下, 对于已经达到平衡的 (气体 )反应:
aA + bB == gG + d D
? ??
?
?
???
??
B
B
B?
?
?
p
pK eq
T
deqgeqbeqaeq
p
p
p
p
p
p
p
p
???
?
???
??
???
?
???
??
???
?
???
??
???
?
???
?? ??
????
DGBA
b
eq
a
eq
d
eq
g
eq
p
p
p
p
p
p
p
p
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
??
??
BA
DG
? 对于溶液反应,aA(aq) + bB(aq)== gG(aq) + dD(aq) 同样有
称 标准平衡常数, 表示, 1)常数; 2) pB变 K?T不变
? 由于 peq,meq都与标准态比较, 故称 标准平衡常数
? 特点:都使用 相对 分压 或 相对 浓度,且为 eq.的数值
? 注意,1) K?T与温度有关
? 2) 纯物质浓度总为常数,已归并在 K?T中,不写入
? 3) K?T无量纲 (量纲为 1)
b
eq
a
eq
d
eq
g
eq
T
m
m
m
m
m
m
m
m
K
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
??
??
?
BA
DG
? 对于更一般反应,3H+(aq) + Al(s) == Al3+(aq) + 1.5H2(g)
杂标准平衡常数
3
2/3
2
1
3
)H(
)H()Al(
??
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
?
m
m
p
p
m
m
K
eq
eqeq
T
? 在一定温度下, 如果反应已经达到平衡, 则有
? Qeq使得:
反应的平衡常数如何计算?
? (二 ) ?rG?m与标准平衡常数 K?T
? 化学反应等温方程:
QRTGG TmrTmr ln,,???? ?
eqTmrTmr QRTGG ln0,,????? ?
?? TeqTmr KRTQRTG lnln,?????或:
? 所以:
?? TTmr KRTG ln,???
? 用于 ?rG?m(T)与 K?T的相互计算 但注意,
1) 温度 T时的 ?rG?m(T)必须 用 Gibbs公式计算,
?rG?m(T)= ?rH?m,298- T?rS?m,298
2) 注意单位统一,?rG?m为 kJ·mol-1,RT为 J·mol-1(·K-1·K)
3) K?T以及 ?rG?m(T)的大小与反应方程式通乘系数有关 (P24)
? (三 ) 平衡常数的简单计算 —— P25 例 1-14,1-15自学
24,23,22习题:
? 例,已知某反应的 ?rH?m,298=80 kJ·mol-1,?rS?m,298=200
J·K-1·mol-1,试计算该反应的 ?rG?m,298以及在 800 K的 K?
? 解,由 Gibbs公式,?rG?m=?rH?m - T?rS?m
? 得,?rG?m,298 =80× 103 - 298× 200
=20.4 (kJ·mol-1) >0
? 800 K 时, ?rG?m,800 =80× 103 - 800× 200
= -80.0 (kJ·mol-1) <0
? 由,?rG?m,T=-RTlnK?T
? 得,lnK?T = -?rG?m,T/RT= 80× 103/(8.3145× 800)=12.0272
? 所以,K?(800 K)=1.67 × 105
? 答,……
? 问题,如何确定该反应在标准状态下自发进行的温度?
? T=?rH?m /?rS?m =400 K
的变化 (↑),推动力 ?rGm要变化 (-? 0),若 ?0,则:
§ 1-3 化学反应进行的限度 —— 化学平衡
? 化学平衡 …
化学平衡时,各物质的相对量必然存在 一定 的关系:
? (一 ) 化学反应的标准平衡常数
? 一定温度下, 对于已经达到平衡的 (气体 )反应:
aA + bB == gG + d D
? ??
?
?
???
??
B
B
B?
?
?
p
pK eq
T
deqgeqbeqaeq
p
p
p
p
p
p
p
p
???
?
???
??
???
?
???
??
???
?
???
??
???
?
???
?? ??
????
DGBA
b
eq
a
eq
d
eq
g
eq
p
p
p
p
p
p
p
p
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
??
??
BA
DG
? 对于溶液反应,aA(aq) + bB(aq)== gG(aq) + dD(aq) 同样有
称 标准平衡常数, 表示, 1)常数; 2) pB变 K?T不变
? 由于 peq,meq都与标准态比较, 故称 标准平衡常数
? 特点:都使用 相对 分压 或 相对 浓度,且为 eq.的数值
? 注意,1) K?T与温度有关
? 2) 纯物质浓度总为常数,已归并在 K?T中,不写入
? 3) K?T无量纲 (量纲为 1)
b
eq
a
eq
d
eq
g
eq
T
m
m
m
m
m
m
m
m
K
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
??
??
?
BA
DG
? 对于更一般反应,3H+(aq) + Al(s) == Al3+(aq) + 1.5H2(g)
杂标准平衡常数
3
2/3
2
1
3
)H(
)H()Al(
??
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
?
m
m
p
p
m
m
K
eq
eqeq
T
? 在一定温度下, 如果反应已经达到平衡, 则有
? Qeq使得:
反应的平衡常数如何计算?
? (二 ) ?rG?m与标准平衡常数 K?T
? 化学反应等温方程:
QRTGG TmrTmr ln,,???? ?
eqTmrTmr QRTGG ln0,,????? ?
?? TeqTmr KRTQRTG lnln,?????或:
? 所以:
?? TTmr KRTG ln,???
? 用于 ?rG?m(T)与 K?T的相互计算 但注意,
1) 温度 T时的 ?rG?m(T)必须 用 Gibbs公式计算,
?rG?m(T)= ?rH?m,298- T?rS?m,298
2) 注意单位统一,?rG?m为 kJ·mol-1,RT为 J·mol-1(·K-1·K)
3) K?T以及 ?rG?m(T)的大小与反应方程式通乘系数有关 (P24)
? (三 ) 平衡常数的简单计算 —— P25 例 1-14,1-15自学
24,23,22习题:
? 例,已知某反应的 ?rH?m,298=80 kJ·mol-1,?rS?m,298=200
J·K-1·mol-1,试计算该反应的 ?rG?m,298以及在 800 K的 K?
? 解,由 Gibbs公式,?rG?m=?rH?m - T?rS?m
? 得,?rG?m,298 =80× 103 - 298× 200
=20.4 (kJ·mol-1) >0
? 800 K 时, ?rG?m,800 =80× 103 - 800× 200
= -80.0 (kJ·mol-1) <0
? 由,?rG?m,T=-RTlnK?T
? 得,lnK?T = -?rG?m,T/RT= 80× 103/(8.3145× 800)=12.0272
? 所以,K?(800 K)=1.67 × 105
? 答,……
? 问题,如何确定该反应在标准状态下自发进行的温度?
? T=?rH?m /?rS?m =400 K