化学平衡

无机化学知识点整理，化学平衡的基本特征： （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。

化学平衡

• §4.1标准平衡常数
  • 化学平衡的基本特征
    • （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。
  • 表达式
    • 气体
    • 溶液
      • 必须是平衡时的pB或cB；必须与化学反应计量式相对应
    • 一般式
    • 多重平衡原理
  • 实验测定
    • 先求得或列出平衡条件下各物质在初状态的分压
      • 各物质的分压与其物质的量成正比
    • 利用计量关系确定平衡时的分压
• §4.2标准平衡常数的应用
  • 判断反应程度
    • K 愈大，反应进行得愈完全
    • K 愈小，反应进行得愈不完全
    • K 不太大也不太小(如 10-3< K <103), 反应物部分地转化为生成物
    • 定义平衡转化率α（A)表示反应进行的程度
      • 标准平衡常数越大α（A)越大
      • 是对整个反应而言，α是对某一反应物而言
  • 预测反应方向
    • 反应商作为判据
    • J < K 反应正向进行 J = K 系统处于平衡状态 J > K 反应逆向进行
  • 计算平衡组成
    • ①若K很小，K＜10-3，则假设正反应中反应物A转化了x，平衡时A的浓度为c0(A) -x。 ②若K很大，K＞103，则先假设A或B全部转化成了产物，得产物的浓度为c0(C) ，然后再假设产物通过逆反应转化了x，平衡时C的浓度为c0(C) -x。 以上两种情况x都很小，可以近似计算。
• §4.3化学平衡的移动
  • 化学平衡的移动：当外界条件改变时，化学反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程。
  • 浓度的影响
    • 正向：使J变小，增加反应物浓度或减小产物浓度
    • 逆向：使J变大，减小反应物浓度或增加产物浓度
    • 用于提高反应物的转化率
  • 压力的影响
    • 定温定容，情况下增大反应物的分压或减小生成物的分压，使 J 减小，导致 J < K ，平衡向正向移动。反之，减小反应物的分压或增大生成物的分压，使 J 增大，导致 J > K ，平衡向逆向移动。
      • 平衡向气体分子数少的方向移动
    • • 定温下压缩为原体积的1/x(x＞1)时，总压、各组分分压均增大到 x 倍
    • 使J改变但K不变
    • 惰性气体：
      • 在惰性气体存在下达到平衡后，再定温压缩, p总、pB增大, ΣB(g)≠0，平衡向气体分子数减小的方向移动, ΣB(g)=0，平衡不移动。
      • 对定温定容下已达到平衡的反应，引入惰性气体，总压p总增大，但反应物和生成物pB不变，J= K ，平衡不移动。
      • 对定温定压下已达到平衡的反应，引入惰性气体，体积增大，总压不变，反应物和生成物分压减小，如果Σ  B(g) ≠0，平衡向气体分子数增大的方向移动。
  • 温度的影响
    • 判别式
    • 放热反应： <0，温度升高， K 减小，J = K1 > K2 ，平衡逆向(吸热方向)移动。 吸热反应， >0，温度升高， K 增大，J = K1 < K2 ，平衡向正向(吸热方向)移动。
• §4.5Gibbs函数
  • 函数值越小，单质越能自发生成化合物；越大，物质越易于转变为单质
  • Gibbs函数变判据
    • • 封闭系统，不做非体积功，在定温定压下，任何自发变化总是系统的Gibbs 函数减小
    • 受温度影响
      • 若忽略温度、压力对反应焓变和熵变的影响，则
    • 用Gibbs函数推测化合物的稳定性
  • 标准摩尔Gibbs生成函数
    • 在温度T下，由参考状态的单质生成物质B(且νB=+1时)的标准摩尔Gibbs函数变，称为物质B的标准摩尔生成Gibbs函数
      • 概要
    • 标准状态
  • Gibbs函数与化学平衡
    • 非标准状态
    • 经验判据：
  • van't Hoff 方程
    • 考虑温度对化学平衡的影响
• §4.4自发变化和熵
  • 反应的混乱程度
  • 自发变化
  • 焓和自发变化
    • 许多放热反应能够自发进行
    • 焓变只是影响反应自发性的因素之一，但不是唯一的影响因素。
    • 系统的能量降低有利于反应的正向进行
  • 混乱度、熵和微观状态数
    • 系统有趋向于最大混乱度的倾向，系统混乱度增大有利于反应自发地进行
    • 熵是表示系统中微观粒子混乱度的一个热力学函数，其符号为S。系统的混乱度愈大，熵愈大。
    • 熵是状态函数 S=kln S---熵 Ω---微观状态数 k--- Boltzmann常量
    • 熵是恒温可逆过程的热温商
  • 热力学第三定律和标准熵
    • 纯物质完整有序晶体在0K时的熵值为零（其微观状态数只有一种） S*(完整晶体,0K) = 0
    • 在某温度T 和标准压力 p 下，单位物质的量（1mol）的某纯物质B的规定熵称为B的标准摩尔熵
    • 结构相似， 随相对分子质量增大而增大。 相对分子质量相近，分子结构复杂的越大
  • 化学反应熵变和热力学第二定律
    • 在任何自发过程中，系统和环境的熵变化的总和是增加的－－熵增加原理