04物理化学——化学平衡（可打印版）

根据傅献彩和朱文涛老师的大学教材《物理化学》，总结出的知识体系，并且制作成可以打印的版本，希望对大家有所帮助。本节是对化学平衡章节的知识总结

化学平衡1

• 化学反应的平衡条件
• 化学反应的平衡条件和反应进度ξ的关系
  • 反应进度ξ
  • 适用条件：① 等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应 ② 反应过程中，各物质的化学势保持不变
  • 平衡条件
    • • 反应自发向右进行
    • • 反应自发向左进行
    • • 反应达到平衡
• 反应亲和势A
  • 平衡条件
    • A>0，反应正向进行
    • A<0，反应逆向进行
    • A=0，反应达平衡
• 化学反应的平衡常数和等温方程式
• 气相反应的平衡常数
  • 对实际气体
    • • 朱文涛版：逸度商是用 J 表示
  • 对理想气体
• 溶液中反应的平衡常数
  • 非理想液态混合物，与Raoult定律有偏差
    • 系统达平衡时
  • 在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律
  • 在理想稀溶液中，对Henry定律有偏差
    • 溶质B的浓度用质量摩尔浓度mB 表示
    • 溶质B的浓度用物质的量浓度表示

化学平衡2

• 平衡常数的表示式
• 对理想气体
  • 用压力表示
    • 与 T, p 有关，如果压力不大的情况下γB ≈ 1，此时可以看做只与温度有关
  • 用摩尔分数表示
    • 一般与 T, p 有关
  • 用物质的量浓度表示
    • 对于理想气体，只与 T 有关
• 对非理想 气体
• 液相反应 平衡常数
  • 理想溶液反应
  • 理想稀薄溶液反应
  • 非理想溶液反应
• 复相化学平衡
• 复相化学反应有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应(若s, l为纯物质, g为理想气体)
• • 复相化学反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关，与凝聚相无关
• 解离(分解)压力，如碳酸钙：
  • 若分解气体不止一种，则气体的总压称为解离(分解)压力

化学平衡3

• 标准摩尔生成Gibbs自由能
• 标准状态下反应的Gibbs自由能变化值
  • 的用途
    • 计算平衡常数
    • 计算实验不易测定的标准 Gibbs自由能变化值和平衡常数
    • 近似估计反应的可能性
  • 的计算方法
    • 热化学方法
    • Hess 定律
    • 电化学法
• 标准摩尔生成Gibbs 自由能
  • 定义：在标准压力下，由稳定单质生成单位物质的量化合物时Gibbs自由能的变化值
  • 用途
    • 计算任意反应在298.15 K时的
    • 判断反应的可能性
    • 求
• 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
• 温度对化学 平衡的影响
  • • 对吸热反应，升高温度，对正反应有利 对放热反应，升高温度，对正反应不利
  • 温度变化不大
    • 只要知道某个温度的平衡常数，就能求反应焓变
  • 温度变化较大
• 压力对化学 平衡的影响
  • 理想气体 混合物
  • 非理想气体
  • 对于凝聚相
    • 压力变化很大时
      • 增加压力，对正反应不利
      • 增加压力，对正反应有利
    • 压力变化不大时，可以忽略
• 惰性气体对化学平衡的影响
  • 在温度和总压力不变条件下加入惰性气体: 在这种情况下,惰性气体相当于起了稀释作用，和减少反应系统的总压的效果是一样的。化学平衡向气体分子数增加的方向移动
  • 在温度和体积不变条件下加入惰性气体: 可逆反应在等温等容下达到平衡后，加入惰性气体，系统的总压力增大，但反应物和产物的分压力不变，化学平衡不发生移动

化学平衡4

• 同时化学平衡
• 定义：在一个反应系统中，如果同时发生几个反应，当到达平衡态
• 在处理同时平衡的问题时，要考虑每个物质的数量在各个反应中的变化，并在各个平衡方程式中同一物质的数量应保持一致
• 反应的耦合
• 设系统中发生两个化学反应，若一个反应的产物在另一个反应中是反应物之一，则这两个反应称为耦合反应
• 近似计算
• 估计反应有利温度