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武 汉 工 业 学 院 化 学 与 环 境 工 程 系 第五章 化 学 平 衡 第一页，共二十五页。 第五章 化学平衡 本章目录 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) §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（?rG?m) 的计算 第二页，共二十五页。 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) 一、摩尔反应吉布斯函数（ΔrGm） 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） 第三页，共二十五页。 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) 根据反应进度 ? 的定义，有： 将（2）式代入（1）中，得： （2） （3） 第四页，共二十五页。 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（?rGm) 结论及定义 第五页，共二十五页。 1) 量纲：J·mol-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ΔrGm 的理解： §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) 第六页，共二十五页。 二、化学反应的平衡条件 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) ?rGm 0 反应自发进行 ?rGm ＝ 0 反应已达平衡态 ?rGm 0 反应不能自发进行，但逆反应可自 发进行 第七页，共二十五页。 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) 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， ?rGm 0 ， 反 应不能自发进行 b线： 斜率为零， ?rGm ＝ 0 ，反 应达到平衡态 c线： 斜率为负， ?rGm 0 ，反 应可以自发进行 例：CaCO3(S)=CaO(S)+CO2（g） 第八页，共二十五页。 §5-1 化学反应的吉布斯函数变（?rGm) 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， ?rGm 0 ， 反应自发进行 最低点： 斜率为零， ?rGm ＝ 0 ， 反应达到平衡态 右侧： 斜率为正， ?rGm 0 ，反 应不能自发进行 例：N2(g) +H2(g)=2NH3（g） HCOOH(l)+CH3OH(l)=HCOOCH3(l) +H2O(l) 第九页，共二十五页。 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。 第十页，共二十五页。 则： DrGm= DrGqm + RTlnJP 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 第十一页，共二十五页。 二.理想气体化学反应的标准平衡常数Kθ Kθ: 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 第十二页，共二十五页。 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 第十三页，共二十五页。 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 第十四页，共二十五页。 §5-2 化学等温方程及标准平衡常数 第十五页，共二十五页。 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 第十六页，共二十五页。 §5-2 化学等温方程及标准平衡常数 第十七页，共二十五页。 §5-3