第4章化学平衡

关于第4章化学平衡的思维导图，包括标准平衡常数、K标准的应用、化学平衡的移动、自发变化和商、Gibbs函数等内容。

化学平衡 熵和Gibbs函数

• 标准平衡常数
  • 化学平衡
    • 可逆反应：同一条件下正逆反应同时进行
    • 平衡状态：系统的组成不变（浓度和分压不变）
    • 动态平衡
    • 平衡的组成与达到平衡的途径无关，在条件一定时，平衡组成不随时间发生变化
    • 平衡状态是可逆反应所能达到的最大限度
  • 标准平衡常数
    • 平衡时各物种均以各自的标准态为参考态，热力学中的平衡常数称为标准平衡常数
    • 各物质表示
      • 气体要用分压表示，其分压要除以p标准（=100kPa）
      • 溶液中的某物质，其浓度要除以c标准（=1mol/L)
      • 表示液体和固体状态的相应物理量不出现在标准平衡常数的表达式中（称其活度为1）
    • K标准是量纲1的量（在多数情况下，实验平衡常数不是量纲一的量，它和标准平衡常数的数值往往不相等
    • 标准平衡常数的表达式必须和化学反应计量式相对应
    • 多重平衡原理：总反应的标准平衡常数等于各反应的标准平衡常数的积或商
• K标准的应用
  • 判断反应程度
  • 预测反应方向：J（反应商）与K的数值比较
  • 计算平衡组成
• 化学平衡的移动
  • 当外界条件改变时，从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程
  • Le Chatelier原理
  • 温度的影响：van't Hoff 方程
• 自发变化和熵
  • 自发变化：在没有外界作用下，系统自身发生变化的过程成为自发变化，为不可逆过程
  • 焓和自发变化：最低能量原理（焓判据）【不唯一因素】
  • 混乱度、熵和微观状态数
    • 混乱度：系统有倾向与最大混乱度的倾向，系统混乱度增大有利于反应自发地进行
    • 熵：表示系统混乱度的热力学函数S
    • 微观状态数：实现某种宏观状态对应的微观状态的数量，也称热力学概率，
    • L.Boltzmann熵与微观状态数的关系
      • 单位：J/K
    • 定温可逆过程：熵—可逆过程的热温商
  • 热力学第三定律
    • 纯物质完整有序（完美）晶体在0K时的熵值为零，其微观状态只有一种
    • 标准熵：某温度下（通常为298.15K）单位物质的量的某纯物质在标准状态下的规定熵称为标准摩尔熵，单位为J/mol*K
    • 所有物质298.15K的标准摩尔熵均大于零【单质的标准摩尔熵不等于0】
    • 热力学中规定
  • 化学反应熵变的计算
  • 热力学第二定律：在任何的自发过程中，系统和环境的熵变化总和是增加的，又称熵增加原理
• Gibbs函数
  • dG>0不自发，dG=0平衡，dG<0自发
    • 反应方向转变温度的估算
  • 标准摩尔生成Gibbs函数：在温度T下，由参考状态单质生成物质B（v=+1）的反应的标准摩尔生成Gibbs函数
  • 若T不等于298.15K，可用定义式来求，也可用等温方程式来求
  • Gibbs函数与反应商判断和经验判断