《无机化学》课件-4.2.2-平衡常数与吉布斯自由能变.pptx

第 4 讲 化学平衡原理 知 行 合 一 、 经 世 致 用 4-2 平衡常数与吉布斯自由能变4-2 Equilibrium Constant and Gibbs Free Energy Change 化学反应的可逆性 - 大多数化学反应是可逆反应。不同的 反应，可逆程度有差异；同一反应在 不同条件下，表现出的可逆性也不同。 化学平衡 - 当可逆反应的正逆两个方向的反应速 率相等时，反应就处于一种平衡状态， 即化学平衡。知 行 合 一 、 经 世 致 用 知 行 合 一 、 经 世 致 用- 化学反应可逆程度的不同，可以用进行描述。-将表示出一个可逆化学反应可以进行的。 知 行 合 一 、 经 世 致 用标准态下： 用 Δ r G m 判断化学反应自发进行的方向。任意态下： 用 Δ r G m 判断化学反应自发进行的方向。 Δ r G m 与 Δ r G m 之间是什么关系？ 知 行 合 一 、 经 世 致 用g G(g)以某一理想气体的反应为例： a A(g) + b B(g) 范特霍夫等温式 可写作：Δ r G m = Δ r G m ( p G / p ) g( p A / p ) ( p B / p )+ RT ln a b（ 1 ）- 其 中 p B / p 为 任 意 状 态 的 相 对 压 力 ， 即 相 对 于标准状态 （ p = 100 kPa ） 的压力 。 知 行 合 一 、 经 世 致 用 ( p G ) g( p A ) ( p B )+ RT ln a b（ 2 ）将 （ 1 ） 式 简 化 得 ： Δ r G m = Δ r G m- 注意： 其中分压项（ p A , p B , p G ）均为 相对压力（隐含了除以 p ） 。今后若 没有特别说明，均写作相对压力。 知 行 合 一 、 经 世 致 用 ( p G ) gJ = ( p A ) a ( p B ) b 定 义 反应商（ J ） 为 ：（ 2 ） 式 可 简 化 为 ：Δ r G m = Δ r G m + RT ln J（ 3 ） 知 行 合 一 、 经 世 致 用 Δ r G m = Δ r G m + RT ln J- 范特霍夫等温式的实质： 通过反应商 ( J ) 对 反应的 Δ r G m 加以修正，从而得到与反应商 ( J ) 对 应 时 刻 的 Δ r G m 。- 当某一反应中的物质 不处于标准态时 ，反应 的 Δ r G m 正 是 该 反 应 进 行 方 向 的 判 据 。 知 行 合 一 、 经 世 致 用由吉布斯自由能判据可知：此时，范特霍夫等温式 Δ r G m = Δ r G m + RT ln J 则变为： 0 = Δ r G m + RT ln K故：-- （ 4 ） Δ r G m = ? RT ln K该式说明了 Δ r G m 和 K 之间的关系；提供了一种 通过 Δ r G m 求 K 的方法 。 知 行 合 一 、 经 世 致 用通过 Δ r G m 求 K 的公式由 Δ r G m = ? RT ln K 变换可得：ln K =? r G m RT?lg K = ? r G m2.303 RT?或 例1知 行 合 一 、 经 世 致 用已知： ? f G m (CO 2 , g) = ? 394.4 kJ·mol -1 ， ? f G m (CO , g) = ? 137.3 kJ·mol -1 ，计算： 反应 C ( 石墨 ) + CO 2 (g) = 2CO(g) 在 25 ℃ 时的标准平衡常数 K 。解：先根据 Δ f G m 求出 Δ r G m ： ? r G m = 2 × (?137.3) ? [ 0 + (?394.4) ] = 119.8 kJ·mol -1 再 根 据 Δ r G m 求 出 K ：lg K = ? G? r m 2