雁北师范学院化学系：《物理化学》课程教学课件（PPT电子教案）第六章 化学平衡

第六章也相平衡 物理化学电子教豪 2.化学反应自发方向的判据和亲和势 主王王 上式可作为反应方向的判椐(△Gm作为反应趋 势的度量,即 <0时,向右自发 △G= G =∑vA>0时,向左自发 05h =0时,反应达平衡 定义化学反应的亲和势为: (平衡条件之一) aG A=105 ∑ 这一定义是德唐德( De donder)给出的,就是说反应的 趋势只决定于糸统叟化的始、终态,与途径无关.亲和势取 负值,意指“势”为正值对于一旬发反应,4>0;反应到终 态,A=0;不能A<0. 王页下

第六章 化学相平衡 物理化学电子教案 2. 化学反应自发方向的判据和亲和势 上式可作为反应方向的判椐 (ΔrGm作为反应趋 势的度量), 即   =           = B B B T,p r m    G G 定义化学反应的亲和势为:   = −         = − B B B T,p    G A (平衡条件之一)      =   时 反应达平衡 时 向左自发 时 向右自发 , , , 0 0 0 这一定义是德唐德(De Donder)给出的, 就是说反应的 趋势只决定于系统变化的始、终态, 与途径无关. 亲和势取 负值,意指“势”为正值.对于一自发反应, A > 0; 反应到终 态, A = 0; 不能 A < 0

第六章也相平衡 物理化学电子教豪 3.化学反应过程的 Gibbs旬由能变化 主王王 化学干衡的普遍性 根据热力学原理:当反应物的化学势总和大于 产物的化学势总和,反应就能自发进行;但为什么不 生能进行到底平衡后就不在进行? 恒温恒压下,设有一气相反应: a(g) T、p恒定 b(g t=0时:nA、0=1 mol nB=0 t时刻:nA=1-nBnB=5 =1-5 上页

第六章 化学相平衡 物理化学电子教案 3. 化学反应过程的Gibbs自由能变化 ——化学平衡的普遍性 根据热力学原理: 当反应物的化学势总和大于 产物的化学势总和,反应就能自发进行; 但为什么不 能进行到底, 平衡后就不在进行？ 恒温恒压下, 设有一气相反应: A(g) ⎯⎯ ⎯→B(g) T、p恒 定 t = 0 时: nA,0 = 1mol nB,0 = 0 t 时刻: nA = 1- nB = 1-ξ nB =ξ

第六章也相平衡 物理化学电子教豪 此时反应系统的 Gibbs自由能为: 主王王 G=nAHA +nBAB na(a+rTin a)+nB(ub+rtin B) (n,ua+nrur)+rt(n In PxA+ng In paB) 若 P=p时 G=(n八+nn1)+RT(n、mx+ n Inx) =(1-4八++R(-5)n(1-4)+hn引 =G+△G 混 上页

第六章 化学相平衡 物理化学电子教案 ( ) ( ln ln ) θ B θ B A A θ B B θ A A p px n p px = n  + n  + R T n + G = nA  A + nB B ( ln ) ( ln ) θ θ B θ B B θ A A A p p n RT p p = n  + RT +  + 此时反应系统的Gibbs自由能为: 若 p = p θ时: ( ) ( ln ln ) A A B B θ B B θ G = nA  A + n  + RT n x + n x [( ) ] [( )ln( ) ln ] θ B θ = 1−  A +  + RT 1− 1− +  = G纯 + G混

第六章也相平衡 物理化学电子教豪 现以G~作图(见下图) 由图看出,反应过程中G总是小于纯态的 Gibbs 平自由能而且在G~图中总会出现一极小值即最 低点“50”的位置 r.p恒定 下面确定最低点“5”的 值: G °最低点时: 0 05 () T,p G 当 0525(-5) >0时,有 极小值 反应物混合G的降低b-自发化学反应G的降低 一反应物与产物混台G的降低 上页

第六章 化学相平衡 物理化学电子教案 现以G ～ξ作图(见下图): 由图看出, 反应过程中G总是小于纯态的Gibbs 自由能,而且在 G ～ξ图中总会出现一极小值,即最 低点“ξ0” 的位置. 下面确定最低点“ξ0” 的 值: ∵ 最低点时: = 0           T,p  G 当 1 0 时, 有 1 2 2  − =           ( ) T,p    G 极小值

第六章也相平衡 物理化学电子教豪 aG 即 (AB-HA+RTI =0 T, p 或RTl(-1)=4- 极小值为:2= exn/∠ 0 +1 RT 所以0<<1,可见,任一反应都不能进行到底 王只能进行到5(1处为止当5接近1时,产物愈 多;5接近0时,产物愈少 再者由图看出,之左 aG <050之右, 05 aG >0,表明了反应进行的趋势 05 上页

第六章 化学相平衡 物理化学电子教案 即 0 1 = − = − +                ( ) ln θ A θ B T,p RT G exp 1 1 θ A θ B +        − = RT   极小值为:  θ A θ B 1 1 ln    或 RT （ − ）= − 所以 0 <ξ< 1, 可见, 任一反应都不能进行到底, 只能进行到ξ0 (ξ0< 1)处为止, 当ξ0 接近1时, 产物愈 多; ξ0 接近0时, 产物愈少. 再者由图看出,ξ0 之左  0 , ξ0 之右,           T,p  G 0, T,p             G 表明了反应进行的趋势