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1、第第5章章 化学热力学和化学动力学基础化学热力学和化学动力学基础5.2 热力学第一定律热力学第一定律 5.1 基本概念基本概念5.3 热化学热化学5.4 化学反应的方向化学反应的方向5.5 化学平衡化学平衡5.6 化学反应速率化学反应速率（选修）（选修）21 1、了解热力学能、焓、熵和吉布斯函数等状态函数、了解热力学能、焓、熵和吉布斯函数等状态函数的概念；的概念；本章学习要求本章学习要求4 4、掌握化学平衡的概念、化学平衡移动的规律及标准、掌握化学平衡的概念、化学平衡移动的规律及标准平衡常数的相关计算。平衡常数的相关计算。3 3、会用、会用 r Gm 判断化学反应的方向，并了解温度判断化学反应
2、的方向，并了解温度 对对 r Gm的影响；的影响；2 2、掌握用、掌握用 计算化学反应的热效应；计算化学反应的热效应；v 化学反应的方向、程度和能量变化问题化学反应的方向、程度和能量变化问题v 化学反应进行的速率问题化学反应进行的速率问题v 化学热力学化学热力学 v 化学动力学化学动力学解决方法解决方法生产中的两个问题：生产中的两个问题：4/2/202335.1 基本概念基本概念5.1.1化学计量系数和化学反应进度化学计量系数和化学反应进度aA +bB dD +eE对于一般的化学反应：对于一般的化学反应：令：令：、分分别为别为物物质质A、B、D、E的化学的化学计计量系数。量系数。规定：规定：反
3、应物的化学计量系数为反应物的化学计量系数为负负，而产物的化学计量系数为，而产物的化学计量系数为正正。反反应进应进度度 定定义为义为：的单位为的单位为mol，与化学反应方程式写法有关。与化学反应方程式写法有关。4/2/202345.1.2 系统和环境系统和环境系统系统环境环境物质物质能量能量系统系统系统系统:作为研究对象的这部分物质或空间，也称体系。作为研究对象的这部分物质或空间，也称体系。环境环境:系统以外并与系统密切相关的其它物质或空间。系统以外并与系统密切相关的其它物质或空间。敞开系统敞开系统封闭系统封闭系统孤立系统孤立系统4/2/20235Matter(H2O)Heat flow系统和环
4、境系统和环境Heat flow敞开系统敞开系统封闭系统封闭系统孤立系统孤立系统 热力学中，我们主要研究封闭系统。热力学中，我们主要研究封闭系统。4/2/20236状态状态:系统的一切性质的总和系统的一切性质的总和(包括物理性质、化学性质）。包括物理性质、化学性质）。状态函数状态函数:确定系统状态的宏观物理量称为状态函数。确定系统状态的宏观物理量称为状态函数。5.1.3 状态与状态函数状态与状态函数如：如：物质的量物质的量(n)、压力、压力(p)、体积、体积(V)、温度、温度(T)等。等。状态函数的特点状态函数的特点:(1)体系的状态一确定，各状态函数均有确定值。体系的状态一确定，各状态函数均有
5、确定值。(2)体系状态发生变化时，各状态函数的改变量，体系状态发生变化时，各状态函数的改变量，只与始态和终态有关，与变化的途径无关。只与始态和终态有关，与变化的途径无关。(3)描述体系所处状态的各状态函数之间是有联系的。描述体系所处状态的各状态函数之间是有联系的。4/2/202375.1.4 过程与途径过程与途径过程过程:系统状态发生变化的经过。系统状态发生变化的经过。途径途径:系统状态变化时经历的具体路线。系统状态变化时经历的具体路线。v 等温过程：等温过程：T=0v 等压过程：等压过程：P=0v 等容过程：等容过程：V=0常见的变化过程常见的变化过程T1，P1 T1，P2 T2，P1 T2
6、，P2等温过程等温过程等等压压过过程程等等压压过过程程等温过程等温过程aba 途径：途径：先等温后等压先等温后等压b 途径途径：先等压后等温先等压后等温“状态一定值一定状态一定值一定 殊途同归变化等殊途同归变化等 周而复始变化零周而复始变化零”4/2/202385.2 热力学第一定律热力学第一定律5.2.1 热和功热和功热（热（Q）：）：在系统和环境之间由于温度不同而交换或传递的在系统和环境之间由于温度不同而交换或传递的能量称为热。能量称为热。系统吸热，系统吸热，Q0；系统放热，系统放热，Q0；系统失功系统失功(系统对环境做功系统对环境做功)，W (l)(s)；(2)(2)同一物质在相同的聚集
7、状态时，其熵值随温度的升高而增大。同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力增高而减小。气态物质的熵值随压力增高而减小。(3)(3)聚集态相同，复杂分子比简单分子有较大的熵值。聚集态相同，复杂分子比简单分子有较大的熵值。(4)(4)结构相似的物质，相对分子量大的，熵值大。结构相似的物质，相对分子量大的，熵值大。(5)(5)相对分子量相同，分子构型复杂的，熵值大。相对分子量相同，分子构型复杂的，熵值大。4/2/2023334.化学反应的标准摩尔熵变化学反应的标准摩尔熵变任意反应任意反应:aA +bB =dD+gGrSm=d Sm(D)+g Sm(G)-a Sm(A
8、)+b Sm(B)5.自发过程的特征自发过程的特征系统趋向于取得：最低能量状态系统趋向于取得：最低能量状态(H 0，焓减，焓减)；最大混乱度（最大混乱度（S 0，熵，熵增增）。）。在化学反应中在化学反应中,这两种倾向有时一致这两种倾向有时一致,有时不一致有时不一致,综合综合考虑系统中焓变和熵变的影响考虑系统中焓变和熵变的影响,还要考虑温度的影响还要考虑温度的影响,才能对才能对反应自发性做出正确的判断。反应自发性做出正确的判断。4/2/202334 再如：再如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)rHm0,rSm=160.4Jmol-1K-1 ，该反应在，该反应在1000时可自发进行，时
9、可自发进行，而在常温下该反应非自发，可见除而在常温下该反应非自发，可见除rSm、rHm外，外，温度温度也也对反应自发进行对反应自发进行有影响有影响。如：如：-10 C水结冰是水结冰是自发过程，按说应自发过程，按说应焓减熵焓减熵增，增，实际实际是是焓减焓减熵熵减。减。所以，所以，H、S、T 都是与自发过程的方向有关的因素，但都是与自发过程的方向有关的因素，但都不能单独作为自发过程方向的判据，只有将都不能单独作为自发过程方向的判据，只有将焓减、熵焓减、熵增增及及温度温度综合考虑，才能得出正确结论。因此，吉布斯引入新的综合考虑，才能得出正确结论。因此，吉布斯引入新的状态函数状态函数自由能自由能G。4
10、/2/2023351.吉布斯函数吉布斯函数 G5.4.3 化学反应方向的判据化学反应方向的判据定义：定义：1876年，美国物理化学家年，美国物理化学家 J.W.Gibbs，综合考虑，综合考虑 H、S都是与自发过程的方向有关的因素，但都不是唯一的因素，都是与自发过程的方向有关的因素，但都不是唯一的因素，提出了将提出了将H、S、T组合在一起的新的状态函数组合在一起的新的状态函数吉布斯自吉布斯自由能由能G，简称，简称自由能自由能。G=H-TS2.吉布斯公式吉布斯公式在等温过程中，吉布斯自由能变为：在等温过程中，吉布斯自由能变为：G=H TS应用于化学反应：应用于化学反应：若反应在标准状态下进行，则：
11、若反应在标准状态下进行，则：掌握掌握4/2/2023363.吉布斯判据吉布斯判据 热力学研究证明热力学研究证明:对封闭体系，在等温、定压、只作体积对封闭体系，在等温、定压、只作体积功（功（W=0）的条件下，的条件下，自发过程方向的判据自发过程方向的判据为：为：G 0，过程自发，反应可向正向进行过程自发，反应可向正向进行 G=0，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态 G 0，过程非自发，反应可向逆向进行过程非自发，反应可向逆向进行即：即：等温、定压、只作体积功条件下的自发过程，总是向系统等温、定压、只作体积功条件下的自发过程，总是向系统自由能减小的方向进行自由能减小的方向进行（或：凡是自发过程，其
12、系统的自由能（或：凡是自发过程，其系统的自由能都是减小的都是减小的)。最小自由能原理最小自由能原理 2011-11-34/2/202337等温等压下反应自发性判断等温等压下反应自发性判断各种各种情况情况符号符号反应情况反应情况 rHm rSm rGm1-+-任何温度下均为任何温度下均为自发反应自发反应2+-+任何温度下均为任何温度下均为非自发反应非自发反应3+常温常温(+)高温高温(-)常温下为非自发反应常温下为非自发反应高温下为自发反应高温下为自发反应4-常温常温(-)高温高温(+)常温下为自发反应常温下为自发反应高温下为非自发反应高温下为非自发反应4/2/202338(1)由由标标准生成吉
13、布斯自由能准生成吉布斯自由能fGm(T)计计算算 rG m4.标准摩尔反应吉布斯函数标准摩尔反应吉布斯函数 rG m的计算和反应方向的判断的计算和反应方向的判断 热力学规定热力学规定：在指定温度及标准压力下，：在指定温度及标准压力下，由稳定单质生由稳定单质生成成1mol某物质时的吉布斯自由能变某物质时的吉布斯自由能变叫做该物质的叫做该物质的标准摩尔标准摩尔生成吉布斯自由能生成吉布斯自由能，用符号，用符号fGm(T)表示，表示，298.15K时温度时温度 T可以省略。可以省略。同时规定：标态下，任何一种稳定单质的标准摩尔生同时规定：标态下，任何一种稳定单质的标准摩尔生成吉布斯自由能都等于零。成吉
14、布斯自由能都等于零。fGm(H2,g)=0,fGm(O2,g)=0,fGm(H+,aq)=0,fGm(石墨石墨)=04/2/202339任意反任意反应应 aA+bB=dD+gG 在在标标准状准状态态298.15K 下：下：同同 r Hm,r Sm 计算相似。计算相似。rGm=(g fGmG+d fGmD)-(a fGmA+b fGmB)即即:rGm=fGm(生成物生成物)fGm(反应物反应物)(2)由吉布斯公式由吉布斯公式计计算算 rG m 因温度对因温度对 r Sm 及及 rHm 的影响不大，的影响不大，故故 r Hm 298 r Hm T r Sm 298 r Sm T r Gm T r
15、Hm 298 T r Sm 298 所以所以(3)根据盖斯定律根据盖斯定律计计算算 rG m4/2/202340例例5.4 查表计算下列反应的查表计算下列反应的rGm,并并判断反应的自发性。判断反应的自发性。fGm -4.6 51.6 -78.6 0 kJmol-1在在298.15K及标准态下反应正向自发及标准态下反应正向自发 04/2/202341 例例5.5 已知已知298.15K时时，（1）C(石墨石墨)+O2(g)=CO2(g)(1)=394.4kJmol-1（2）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(2)=257.2kJmol-1解：（解：（1）（2）=（3）=394.4kJmo
16、l-1(257.2kJ.mol-1)(3)=(1)(2)=137.2kJmol-10 求反求反应应（3）C(石墨石墨)+CO2(g)=2CO(g)的的 (3)：该该反应在标准态反应在标准态298K时自发进行。时自发进行。4/2/202342/(Jmol-1K-1)28.3 87.4 50.9 27.3/(kJ.mol-1)0 742.2 1676 02Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)例例5.6 已知在已知在标标准状准状态态下各物下各物质质的有关的有关热热力学数据，力学数据，试试判断下列反判断下列反应应在在298K时时能否自能否自发进发进行？行？2Al(s)+Fe2O
17、3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)解：解：rHm =fHm(Al2O3,s)+2 fHm(Fe,s)fHm(Fe2O3,s)+2 fHm(Al,s)=(1676kJmol-1)(742.2 kJmol-1)=933.8 kJmol-14/2/202343 rSm,=Sm(Al2O3,s)+2Sm(Fe,s)Sm(Fe2O3,s)+2 Sm(Al,s)=(50.9 Jmol-1K-1+227.3Jmol-1K-1)(2 28.3 Jmol-1K-1+87.4Jmol-1K-1)=38.5Jmol-1K-1=933.8kJmol-1298K(38.510-3 kJmolK-1)=922.3k
18、Jmol-1反反应应在在标标准准态态及及298K时时能自能自发进发进行行 rGm =rHm T rSm 注意单位统一注意单位统一4/2/2023445.非标准态摩尔反应吉布斯函数非标准态摩尔反应吉布斯函数rGm 的计算和反应方向的判断的计算和反应方向的判断（1）反应商）反应商J对于任一反应对于任一反应 若为气相反应：若为气相反应：若为溶液中的离子反应：若为溶液中的离子反应：纯固态或液态处于标准态，式中不出现。纯固态或液态处于标准态，式中不出现。4/2/202345（2）化学反应的等温方程式）化学反应的等温方程式MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H
19、2O(l)例如例如非标态时：非标态时：rGm=rG m+RT lnJ c(Mn2+)/c p(Cl2)/p =rG m+RT ln c(H+)/c 4 c(Cl-)/c 2 掌握掌握4/2/202346（3）分压定律和分体积定律）分压定律和分体积定律（4）非标准态下的反应方向的判断）非标准态下的反应方向的判断由非标准状态下的摩尔反应吉布斯函数rGm 的符号判断。4/2/202347例例5.7 计算计算723K、非标准态下，下列反应的、非标准态下，下列反应的rGm，并判断，并判断反应自发进行的方向。反应自发进行的方向。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)分压分压/Pa 1.0104 1.01
20、04 1.0108解：解：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)Sm/(Jmol-1K-1)248.22 205.138 256.76rHm/(kJmol-1)-296.83 0 -395.72rHm=2fHm(SO3)-2fHm(SO2)+fHm(O2)=2(-395.72)-2(-296.83)kJmol-1=-197.78 kJmol-1 rSm=2Sm(SO3)-2Sm(SO2)+Sm(O2)=2(256.76)-2(248.22)+205.138 Jmol-1K-1=-188.06 Jmol-1K-14/2/202348rGm(723K)=rHm(723K)TrSm(723K)rH
21、m(298K)TrSm(298 K)rGm=rGm+RTlnJ=(-61813+124590.5)Jmol-1 =62.777 kJmol-1 p(SO3)/p 2 RTlnJ=8.314723lnJmol-1 p(SO2)/p 2 p(O2)/p (1.0108)2(1.0105)=8.314723ln Jmol-1 (1.0104)2(1.0104)=124590.5 Jmol-1 rGm0，反应自发向左进行反应自发向左进行rGm(723K)=(-197.78103)723(-188.06)Jmol-1 =-61813 Jmol-12011-11-94/2/202349 例例5.8 煤燃烧
22、时，会产生煤燃烧时，会产生SO3或或SO2,试问试问:是否可能用是否可能用CaO来吸来吸收收SO3以减少污染？在标准状态下，以减少污染？在标准状态下，25 C和和1000 C该反应能否该反应能否自发进行？反应转变温度为多少？自发进行？反应转变温度为多少？CaSO4 在何温度较稳定？在何温度较稳定？f Hm/kJmol-1 -635.5 -395.26 -1432.68 f Gm /kJmol-1 -604.2 -370.35 -1320.23 Sm /Jmol-1 K-1 39.7 256.13 106.7CaO(s)+SO3(g)=CaSO4(s)解解:查附表查附表:（1）计算）计算25 C
23、的的 rGm,298:T=273+25=298（K）rHm 298=j fHm 298(产物产物)i f Hm 298(反应物反应物)=-401.92 kJmol-1=(-1432.68)-(-635.5)-(-395.26)kJmol-14/2/202350 r Sm 298=jSm 298（产物）产物）iSm 298（反应物）反应物）=(106.7 39.7 256.13)Jmol-1 K-1=189.13 Jmol-1 K-1 r Gm 298 =r Hm 298 T r Sm 298=(-401.92 kJmol-1)298K(189.13 10-3kJmol-1 K-1)=-345.
24、56 kJmol-1因因 r Gm 298 0，故故在标准状态下，在标准状态下，25 C时，反应向右进行。时，反应向右进行。4/2/202351=(-401.92 kJmol-1)1273K(189.13 10-3kJmol-1K-1)=161.15 kJmol-1 0（2）计算）计算1000 C的的 rG m,1273:r Gm，T r Hm，298 T rSm，298即在标准状态下，即在标准状态下，25 C和和1000 C，反应均可向右进行，反应均可向右进行，能用能用CaO来吸收来吸收SO3以减少污染。以减少污染。故故在标准状态下，在标准状态下，1000 C时，反应向右进行时，反应向右进行
25、;T=273+1000=1273（K）4/2/202352求求 T转转:因因 r Hm 298=-401.92 kJmol-1 0 r Sm 298=189.13 Jmol-1 K-1 0；同号同号:故故正向正向反应低温自发，高温非自发。反应低温自发，高温非自发。则有则有T转转:即上述反应的温度不宜太高即上述反应的温度不宜太高,不能超过不能超过1852 C(最高温度最高温度),否否则则,超过超过1852 C,反应向左进行反应向左进行,CaSO4(s)反反而分解而分解;因此因此CaSO4(s)在在1852 C以下稳定。以下稳定。T转转=2025K rHm rSm-401.92 189.13 10
26、-3=（1852 C）4/2/2023535.5 化学平衡化学平衡5.5.1可逆反应和化学平衡可逆反应和化学平衡 根据吉布斯自由能判据根据吉布斯自由能判据,当当rGm=0时，反应达时，反应达最大限度，处于平衡状态。最大限度，处于平衡状态。前提前提:化学平衡的建立是以可逆反应为前提的。化学平衡的建立是以可逆反应为前提的。可逆反应可逆反应:在同一条件下既能正向进行又能逆在同一条件下既能正向进行又能逆向进行的反应。向进行的反应。绝大多数化学反应都具有可逆性，都可在不同绝大多数化学反应都具有可逆性，都可在不同程度上达到平衡。程度上达到平衡。4/2/202354(1)反应开始时，反应开始时，c反反大，大
27、，c产产小，小，v正正 v 逆逆(2)随着反应的进行，随着反应的进行，c反反逐渐降低，逐渐降低，正反应速率正反应速率v正正不断减不断减小，逆反应速率小，逆反应速率v 逆逆不断增大。不断增大。(3)当正、逆反应速率相等时，系统中各物质的浓度不再发当正、逆反应速率相等时，系统中各物质的浓度不再发生变化，反应达到了平生变化，反应达到了平 衡。衡。(1)浓度恒定；系统平衡时，各物质的浓度不再发生变化。浓度恒定；系统平衡时，各物质的浓度不再发生变化。(2)动态平衡；正逆反应仍进行，只是动态平衡；正逆反应仍进行，只是 v正正 v逆逆(3)有条件平衡；在一定有条件平衡；在一定c,P,T 等条件下达平衡，任意
28、改变等条件下达平衡，任意改变一个条件，原平衡被破坏一个条件，原平衡被破坏,反应达到新的平衡。反应达到新的平衡。化学平衡的化学平衡的特特征征化学平衡化学平衡 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)5.5.2 平衡常数及其相关计算平衡常数及其相关计算对任意可逆反应对任意可逆反应 aA+bB dD+eE1.经验平衡常数经验平衡常数以浓度表示的浓度平衡常数：以浓度表示的浓度平衡常数：以压力表示的压力平衡常数：以压力表示的压力平衡常数：4/2/2023562.标准平衡常数标准平衡常数K rGm=rG m+RT lnJ由化学反应等温方程式导出由化学反应等温方程式导出rGm0，则，则 J=K 体系
29、处于平衡状态体系处于平衡状态rGm =-RT lnK -rGmlnK =RT K 标准平衡常数，标准平衡常数，量纲为量纲为“1”，与温度有关，与压，与温度有关，与压力所选单位无关。力所选单位无关。4/2/202357 aA（aq)+bB（aq)dD（aq)+eE(g)相对分压相对分压相相对对浓浓度度c=1molL-1，p=100kPa 4/2/202358K 平衡常数的意义平衡常数的意义（1）K 是化学反应的一个特征常数，是化学反应的一个特征常数，标志反应进行程度标志反应进行程度或趋势，或趋势，K 越大，反应进行的程度越大越大，反应进行的程度越大，但不能说明反应但不能说明反应速率大。速率大。K
30、 =1，不管从正反应还是从逆反应开始，都不不管从正反应还是从逆反应开始，都不能进行到底。能进行到底。（2）K 表达式中各物表达式中各物质质的的浓浓度是达到平衡度是达到平衡时浓时浓度，而不是度，而不是起始起始浓浓度度。（3）K 与反应的本性有关，与浓度无关。与反应的本性有关，与浓度无关。（4）K 与温度有关，与温度有关，T一定，是个定值，一定，是个定值，T 升高，升高，K 发发生变化。生变化。（5）活化能不影响）活化能不影响K 值，值，K 不受催化剂的影响。不受催化剂的影响。4/2/2023593.化学平衡的相关计算化学平衡的相关计算 化学反应达平衡后，理论上反应物转化为生成物能达化学反应达平衡
31、后，理论上反应物转化为生成物能达到的最大转化率。到的最大转化率。某反应物已转化的量某反应物已转化的量=100%反应开始时该反应物的总量反应开始时该反应物的总量 转化率与平衡常数不同，转化率与反应系统的起始状转化率与平衡常数不同，转化率与反应系统的起始状态有关。而且必须明确是指反应物中哪种物质的转化率。态有关。而且必须明确是指反应物中哪种物质的转化率。4/2/2023605.5.3 多重平衡规则多重平衡规则 若某反应是由几个反应相减而成，则该反应的若某反应是由几个反应相减而成，则该反应的标准平衡常数等于各分反应的标准平衡常数相除，标准平衡常数等于各分反应的标准平衡常数相除，这种关系称为多重平衡规
32、则。这种关系称为多重平衡规则。反应反应(1)+(2)=(3)K3 =K1 K2 反应反应(2)-(1)=(3)K3 =K2/K1 4/2/2023615.5.4 影响化学平衡的因素影响化学平衡的因素 因条件改变使化学反应从原来的平衡状态转变到新因条件改变使化学反应从原来的平衡状态转变到新的平衡状态的过程叫化学平衡的移动。的平衡状态的过程叫化学平衡的移动。根据根据 rGm=rG m+RT ln J rGm=-RT lnK 得得 JrGm RT ln K平衡移动方向的判断平衡移动方向的判断 rGm 0，J 0，J K 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动4/2/2023621.浓浓度（或分度（
33、或分压压）对对化学平衡移化学平衡移动动的影响的影响达达平衡后平衡后J=K 若若c反反,或或 c产产,J K ,r Gm 0 若若c反反,或或 c产产,J K ,rGm 0 4/2/202363例例5.9反反应应 Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+Ag(s)开始前开始前浓浓度度 是：是：0.10 0.10 0.010 molL-1。已知已知:K (298.15K)=2.98，求（求（1）反）反应应开始后向何方开始后向何方进进行？行？（2）平衡）平衡时时Ag+、Fe2+、Fe3+的的浓浓度各度各为为多少？多少？（3）如果保持平衡）如果保持平衡时时的的Ag+、Fe3+的的浓浓度不度
34、不变变，而加入，而加入Fe2+使其使其浓浓度度变为变为c(Fe2+)=0.30molL-1，此此时时反反应应会不会移会不会移动动？向？向何方移何方移动动？解解（1）Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)开始时开始时 0.10 0.10 0.010 molL-1 JK，反反应应向正方向向正方向进进行。行。4/2/202364（2）Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)浓浓度度变变化化 x x +x molL-1平衡平衡浓浓度度 0.10 x 0.10 x 0.01+x molL-1开始时开始时 0.10 0.10 0.010 molL-1 c(Fe3+
35、)=(0.010+0.013)=0.023molL-1，c(Fe2+)=c(Ag+)=(0.100.013)=0.087molL-1x=0.013 molL-14/2/202365（3）浓浓度度对对平衡移平衡移动动的影响的影响J K，反反应应正向移正向移动动。c(Fe 2+)=0.30molL-1反应物浓度增加反应物浓度增加 4/2/2023662.压力对化学平衡移动的影响压力对化学平衡移动的影响气体反气体反应应 aA（g）+bB（g）dD（g）+eE（g）压压力增加一倍，即体力增加一倍，即体积缩积缩小一倍小一倍时时，p(D)=2peq(D)，p(E)=2peq(E)，p(A)=2peq(A)
36、，p(B)=2peq(B)，则则反反应应商商J为为：n=(d+e)-(a+b)J=2 n K 2Peq(D)/Pd 2Peq(E)/Pe2Peq(A)/Pa 2Peq(B)/Pb4/2/202367n0，则则J K，增加，增加压压力使系力使系统总统总体体积积减小，平衡向右移。减小，平衡向右移。n0，则则J K，增加系，增加系统统的的压压力，平衡向左移力，平衡向左移动动；n=0，则则J=K，平衡不移平衡不移动动；J=2 n K 结论结论（1）在等温下增加）在等温下增加总压总压力，平衡向气体物力，平衡向气体物质质的的量减小的方向移量减小的方向移动动；（2）减小）减小总压总压力，平衡向气体物力，平衡
37、向气体物质质的量增加的的量增加的方向移方向移动动；（3）若反）若反应应前后气体物前后气体物质质的量不的量不变变，改，改变总压变总压力平衡不力平衡不发发生移生移动动。4/2/202368 (1)定定压压下下加入惰性气体，加入惰性气体，系系统统体体积积必然增必然增大大，各，各组组分的分分的分压压相相应应下降，平衡向气体物下降，平衡向气体物质质的量增加的方向移的量增加的方向移动动。若向反若向反应应系系统统中加入不参与反中加入不参与反应应的惰性气体的惰性气体,平衡移平衡移动动的情况的情况仅仅与与系系统统体体积积是否是否变变化有关化有关。(2)在定容在定容时时加入惰性气体，系加入惰性气体，系统统内各内各
38、组组分分气体分气体分压压不不变变，平衡不移，平衡不移动动。4/2/2023693.温度温度对对化学平衡移化学平衡移动动的影响的影响 温度的改变会引起温度的改变会引起标准平衡常数标准平衡常数K 的改变的改变，从而使，从而使化学平衡发生移动。化学平衡发生移动。浓度，压力改变是通过改变反应商浓度，压力改变是通过改变反应商J，使，使JK 平衡平衡发生移动，发生移动，K 未变。未变。4/2/202370如果忽略温度对如果忽略温度对 rHm及及 rSm的影响，则：的影响，则：范特霍夫范特霍夫公式公式（2）（1）得：）得：4/2/202371 吸热反应，吸热反应，rHm0，升温，升温T2T1，K2K1右移右
39、移降温降温T2T1，K2K1左移左移 放热反应，放热反应，rHm 0，降降温温T2T1，K2K1右移右移升升温温T2T1，K2 K1左移左移掌握掌握结论结论:n增加温度,平衡向吸热反应方向移动；n降低温度,平衡向放热反应方向移动。2011-11-82011-11-84/2/202372例例5.10 已知反已知反应应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在在298K时时的的K=4.91016,rHm(298K)=92.307kJmol-1，不不查查附附录录数据，估算在数据，估算在500K时时的的K 值值。rHm 0,升高温度升高温度,K 减小。减小。解解:ln=()K 5004.9 1016-9
40、2.307 103Jmol-1 8.314Jmol-1K-1500K-298K500K 298KK 500=1.4 10104/2/202373例例5.11 高压锅水沸腾时蒸气压为高压锅水沸腾时蒸气压为150 kPa，已知已知求水在沸腾时的温度？求水在沸腾时的温度？水在标态下，沸腾温度水在标态下，沸腾温度100，T=373KT2=384KK1=PH2O/P=1解解:4/2/202374催化剂只改变反应的活化能，不改变反应的热效应。催化剂只改变反应的活化能，不改变反应的热效应。催化剂不影响平衡常数，不能改变化学平衡的移动。催化剂不影响平衡常数，不能改变化学平衡的移动。4.4.催化剂对化学平衡的影
41、响催化剂对化学平衡的影响如果改变平衡系统的条件之一（如浓度，压力或温度），如果改变平衡系统的条件之一（如浓度，压力或温度），平衡就向减弱这种改变的方向移动。平衡就向减弱这种改变的方向移动。这一规律称为吕这一规律称为吕查查德里原理，又称平衡移动原理。德里原理，又称平衡移动原理。吕吕查德里原理（平衡移动原理）查德里原理（平衡移动原理）4/2/2023755.6 化学反应速率化学反应速率选修选修 4/2/202376771 1、了解热力学能、焓、熵和吉布斯函数等状态函数、了解热力学能、焓、熵和吉布斯函数等状态函数的概念；的概念；本章课程小结本章课程小结4 4、掌握化学平衡的概念、化学平衡移动的规律及标准、掌握化学平衡的概念、化学平衡移动的规律及标准平衡常数的相关计算。平衡常数的相关计算。3 3、会用、会用 r Gm 判断化学反应的方向，并了解温度判断化学反应的方向，并了解温度 对对 r Gm的影响；的影响；2 2、掌握用、掌握用 计算化学反应的热效应；计算化学反应的热效应；作业：作业：P111-11515、25、27 2011-11-104/2/202378