物理化學(xué)習(xí)題第四章化學(xué)平衡

1、第四章第四章化學(xué)平衡化學(xué)平衡一基本要求一基本要求1掌握化學(xué)反應(yīng)定溫式的各種形式，并會(huì)用來(lái)判斷反應(yīng)的方向和限度。2了解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義，掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的各種表示形式和計(jì)算方法。3掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與在數(shù)值上的聯(lián)系，熟練用熱力學(xué)方法計(jì)K?rmG??算，從而獲得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的數(shù)值。rmG??4了解標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能的定義和它的應(yīng)用。fmG??5掌握溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，記住van’tHoff公式及其應(yīng)用。6了解壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)

2、平衡的影響。二把握學(xué)習(xí)要點(diǎn)的建議二把握學(xué)習(xí)要點(diǎn)的建議把本章放在多組分系統(tǒng)之后的目的，就是要利用多組分系統(tǒng)中介紹的化學(xué)勢(shì)的概念和各種表示方式，來(lái)導(dǎo)出化學(xué)反應(yīng)定溫式，從而用來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向與限度。本章又用到了反應(yīng)進(jìn)度的概念，不過(guò)其值處在的區(qū)間之內(nèi)。因?yàn)?1mol?在利用化學(xué)勢(shì)的表示式來(lái)計(jì)算反應(yīng)的Gibbs自由能的變化值時(shí)，是將化學(xué)勢(shì)看作為一個(gè)定值，也就是在有限的反應(yīng)系統(tǒng)中，化學(xué)進(jìn)度為，如果在一個(gè)很大d?的系統(tǒng)中，。1mol??嚴(yán)格講，標(biāo)

3、準(zhǔn)平衡常數(shù)應(yīng)該用絕對(duì)活度來(lái)定義，由于本教材沒(méi)有介紹絕對(duì)活度的概念，所以利用標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢(shì)來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)下定義，其含義是一樣的。從標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式可知，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)一樣，都僅是溫度的函數(shù)，因?yàn)閴毫σ阎付闃?biāo)準(zhǔn)壓力。對(duì)于液相反應(yīng)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)有其相應(yīng)的形式。對(duì)于復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)榧兊哪蹜B(tài)物質(zhì)本身就作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，它的化學(xué)勢(shì)就是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢(shì)，已經(jīng)歸入中，所以在計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常rmG??數(shù)時(shí)，只與氣體物質(zhì)的壓力有關(guān)。學(xué)習(xí)化學(xué)平衡

4、的主要目的是如何判斷反應(yīng)的方向和限度，知道如何計(jì)算平衡常數(shù)，了解溫度、壓力和惰性氣體對(duì)平衡的影響，能找到一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的反應(yīng)條件，為科研和工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。而不要過(guò)多地去考慮各種濃度表示式和各種平衡常數(shù)表示式之間的換算，否則會(huì)把自己搞糊涂了，反而沒(méi)抓住主要內(nèi)容。由于標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與在數(shù)值上有聯(lián)系，，所以有rmG??rmlnpGRTK?????了的值，就可以計(jì)算的值。定義了標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能rmG??pK?fmG??，就可以很方便地用熱

5、力學(xué)數(shù)據(jù)表中個(gè)物質(zhì)的值，來(lái)計(jì)算反應(yīng)的，fmG??rmG??把不參與反應(yīng)的氣體稱(chēng)為惰性氣體，惰性氣體對(duì)平衡的影響與壓力相似，只有在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，加入惰性氣體才會(huì)影響平衡的組成。加入惰性氣體，降低了各個(gè)組成的分壓，相當(dāng)于起了降壓和稀釋作用，對(duì)氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)是有利的。反之，對(duì)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，惰性氣體的存在會(huì)使產(chǎn)物在平衡組成中的比例下降，必須定期清除這種反應(yīng)物帶入的或反應(yīng)中產(chǎn)生的惰性氣體。三思考題參考答案三思考題參考

6、答案1反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，宏觀和微觀特征有何區(qū)別？答：答：反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，宏觀上反應(yīng)物和生成物的數(shù)量不再隨時(shí)間而變化，好像反應(yīng)停止了。而微觀上，反應(yīng)仍在不斷的進(jìn)行，反應(yīng)物分子變?yōu)樯晌锓肿?，而生成物分子又不斷變成反?yīng)物分子，只是正、逆反應(yīng)的速率恰好相等，使反應(yīng)物和生成物的數(shù)量不再隨時(shí)間而改變。2為什么化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？答：答：嚴(yán)格講，反應(yīng)物與產(chǎn)物處于同一系統(tǒng)的反應(yīng)都是可逆的，不能進(jìn)行到底。只有逆反應(yīng)與正反應(yīng)相比小到可以忽略不計(jì)的反應(yīng)

7、，可以粗略地認(rèn)為可以進(jìn)行到底。這主要是由于存在混合Gibbs自由能的緣故，反應(yīng)物與產(chǎn)物混合，會(huì)使系統(tǒng)的Gibbs自由能降低。如果沒(méi)有混合Gibbs自由能，在Gibbs自由能對(duì)反應(yīng)進(jìn)度的變化曲線(xiàn)上，應(yīng)該是一根不斷下降的直線(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)。如果將反應(yīng)在van’tHoff平衡箱中進(jìn)行，反應(yīng)物與生成物的壓力都保持不變，反應(yīng)物與生成物也不發(fā)生混合，反應(yīng)物反應(yīng)掉一個(gè)分子，向平衡箱中補(bǔ)充一個(gè)分子。生成一個(gè)生成物分子，則從平衡箱中移走一個(gè)分子，這樣才

8、能使反應(yīng)進(jìn)行完全。3什么是復(fù)相化學(xué)反應(yīng)？其平衡常數(shù)有何特征答：答：有氣相和凝聚相（液相、固體）共同參與的反應(yīng)稱(chēng)為復(fù)相化學(xué)反應(yīng)。對(duì)凝聚相，只考慮是純態(tài)的情況，純態(tài)的化學(xué)勢(shì)就是它的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢(shì)，所以復(fù)相化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只與氣態(tài)物質(zhì)的壓力有關(guān)。4什么是物質(zhì)的解離壓？答：答：在一定溫度下，某純的固體物質(zhì)發(fā)生解離反應(yīng)，如果只產(chǎn)生一種氣體，達(dá)到平衡時(shí)，這氣體的壓力就稱(chēng)為該固體在該溫度時(shí)的解離壓。如果產(chǎn)生的氣體不止一種，達(dá)到平衡時(shí)，所有氣體壓力

9、的總和稱(chēng)為該固體在該溫度時(shí)的解離壓。顯然物質(zhì)的解離壓在定溫下有定值。5什么是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能？答：答：因?yàn)镚ibbs自由能的絕對(duì)值不知道，所以只能用相對(duì)值，需要規(guī)定一個(gè)共同的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。即將標(biāo)準(zhǔn)壓力下穩(wěn)定單質(zhì)（包括純的理想氣體，純的固體或液體）的生成Gibbs自由能看作零，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)溫度時(shí)，由穩(wěn)定單質(zhì)生成計(jì)量系數(shù)的物質(zhì)B時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能的變化值稱(chēng)為物質(zhì)B1??B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能，用符號(hào)表示。熱