(B)=(B,T)- *(B,0K)=(B,T)
在标准状态下的摩尔规定熵称为标准摩尔熵,用(B,T)表示。
水合离子的标准摩尔熵以物质的熵值有如下规律:
(H+,aq)=0为基准。
① 物质的熵值与系统的温度、压力有关。温度升高,系统的混乱度增加,熵值增大;压力增大,微粒被限制在较小体积内运动,熵值减小(压力对液体和固体的熵值影响很小)。
② 熵与物质的凝聚状态有关。对同一种物质的熵值有
(B,g,T)>
(B,l,T)>
(B,s,T)
③ 相同状态下,分子结构相似的物质,随相对分子质量的增大,熵值增大;当物质的相对分子质量相近时,分子就够复杂的分子起熵值大于简单分子;当分子结构相似且相对分子质量相近时,熵值相近。 2、标准摩尔反应熵变
对任一化学反应
(T)
0=
其标准摩尔反应熵变为
B
=
3、吉布斯函数与吉布斯函数变 吉布斯函数G为
G=H-TS G为状态函数。
在恒温恒压非体积功等于零的状态变化中,吉布斯函数变为
△G=G2-G1=△H-T△S
4、化学反应方向的判据
△G可以作为判断化学反应能否自发进行的判据。即 △G<0,自发进行 △G=0,平衡状态
△G>0,不能自发进行(其逆过程是自发的) 5、标准摩尔生成吉布斯函数
与标准摩尔反应吉布斯函数变
在温度T及标准态下,由参考状态的单质生成物质B的反应,其反应进度为1mol且
B
=1时的标准摩尔反应吉布斯函数变,即为物质B的标准摩尔生
成吉布斯函数
(B,β,T)。 对任一化学反应
0=B
也可从吉布斯函数的定义计算: 当反应温度不在298.15K时
第二章 化学平衡
内 容 提 要
1、可逆反应与化学平衡 (1)可逆反应
可逆反应:在一定的反应条件下,一个化学反应既能从反应物变为生成物,在相同条件下也能由生成物变为反应物,即在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的化学反应。习惯上,把从左向右进行的反应称为正反应,把从右向左进行的反应称为逆反应。 (2)化学平衡
在恒温恒压且非体积功为零时,化学反应的吉布斯函数变
=0时,反
应达到最大限度,系统内物质B的组成不再改变,称该系统达到了热力学平衡态,简称化学平衡。
化学平衡具有以下特征: ① 化学平衡时一个动态平衡
② 化学平衡是相对的,同时也是有条件的。一旦维持平衡的条件发生了改变(例如温度、压力的变化),系统的宏观性质和物质的组成都将发生变化。原有的平衡将被破坏,代之以新的平衡。
③ 在一定温度下,化学平衡一旦建立,以化学反应方程式中化学计量数为幂指数的反应方程式中各物种的浓度(或分压)的乘积为一常数,叫平衡常数。 2、平衡常数 (1)实验平衡常数 对任一可逆化学反应
0=B
在一定温度下,达到平衡时,浓度平衡常数Kc为
=
若为气相反应,也可用压力平衡常数表示:
=
上述浓度平衡常数Kc和压力平衡常数Kp都是根据实验数据计算得到的,所以又称实验平衡常数。实验平衡常数是有单位的,实验平衡常数的单位取决于化学计量方程式中生成物与反应物的单位及相应的化学计量数。 (2)标准平衡常数
在标准平衡常数表达式中,有关组分的浓度(或分压)都必须用相对浓度(或相对分压)来表示,即反应方程式中各物种的浓度(或分压)均须分别除以其标准态的量,即除以
(或
)。由于相对浓度(或相对分压)是量纲为一的量,
所以标准平衡常数是量纲为一的量,单位为“1”,可省略。
对气相反应
0=B(g)
若为溶液中溶质的反应
=
0=B(aq)
=
对于多相反应的标准平衡常数表达式,反应组分中的气体用相对分压(
)表示;溶液中的溶质用相对浓度(
)表示;固体和纯液体为“1”,
可省略。
通常如无特殊说明,平衡常数一般均指标准平衡常数。在书写和应用平衡常
数表达式时应注意:
①平衡常数表达式中各组分的分压(或浓度)应为平衡状态时的分压(或浓度)。
②由于平衡常数表达式以反应计量方程式中各物种的化学计量数数,所以也不同。
(3)多重平衡规则
为幂指
值
与化学反应方程式有关;同一化学反应,反应方程式不同,其
一个给定化学反应计量方程式的平衡常数,不取决于反应过程中经历的步骤,无论反应分几步完成,其平衡常数表达式完全相同,这就是多重规则。也就是说,当某总反应为若干个分步反应之和时,则总反应的平衡常数为这若干个分步反应平衡常数的乘积。
多重平衡规则说明
=
值与系统达到平衡的途径无关,仅取决于系统的状态
——反应物(始态)和生成物(终态)。 (4)化学反应进行的程度
化学反应达到平衡时,系统中物质B的浓度不再随时间而改变,此时反应物已最大限度地转变为生成物。通过平衡常数可以计算化学反应进行的最大限度,即化学平衡组成。在化工生产中常用转化率(α)来衡量化学反应进行的程度。
某反应物的转化率是指该反应物已转化为生成物的百分数。即
化学反应达到平衡时的转化率称平衡转化率,平衡转化率是理论上该反应的最大转化率。
3、平衡常数与标准摩尔吉布斯函数变 (1)标准平衡常数与标准摩尔吉布斯函数变
在恒温恒压、任意状态下化学反应
的与其标准态
的关系为
=+RTlnQ
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