2019-2020年高中化学 第四章化学平衡竞赛教案
自然中有很多化学反应不能进行到底，可以同时向正反两个方向进行。 根据吉布斯自由能判据，在等温等压、Wf=0的条件下，ΔGT，P<0，则化学反应自发地由反应物变成产物，这时反应物的浓度（分压）逐渐减少，产物的浓度（分压）逐渐增加，反应物和产物布斯自由能之差逐渐趋于零，直到ΔGT，P=0时达到化学平衡。这时从宏观上看反应似乎停止了，其实从微观上正反应和逆反应仍在继续进行，只不过两者的反应速率正好相等而已，所以化学平衡是一个动态平衡。平衡后体系中各物质的数量均不再随时间而变，产物和反应物浓度之间具有一定的关系。但需注意，化学平衡是有条件的，暂时的和相对的，当条件改变时，原来的平衡会受到破坏，平衡即发生移动，直到在新的条件下达到新的化学平衡为止。
即据热力学第二定律： （ ）T,P, Wf=0的条件下：
ΔGT，P＜0 正向反应自发进行；
ΔGT，P =0 达化学平衡——化学平衡的条件 ΔGT，P＞0 正向反应不可能发生（反自发）。 化学反应达平衡时：
①从热力学角度：（ ）T,P, Wf=0：应ΔGT，P = 0 ②从动力学角度：r+=r-
③反应物和生成物的浓度不变，即存在一个平衡常数。
§4-2化学反应的平衡常数和等温方程式一、化学反应的平衡常数：
设（ ）T,P 有理想气体反应
据化学平衡的条件，该化学反应达平衡时，应
ΔG = hGm,H +fGm,F –dGm,D –eGm,E =0
设PD、PE、PF、PH分别为D、E、F、H的平衡分压，则有,
fＦ＋hH
式中d,e,f,h分别为理想气体D、E、F、H在化学反应式中的计量系数。根
?PF?__P??
?PD?__??P??PH???__???P?d?PE???__???Pf?h?? （4-1） ?e??令 ?rGm?fGm,F?hGm,H?dGm,D?eGm,E
= - (4-2)
： 标准吉布斯自由能增量（反应物和生成物P都等于P时，进行一个单位化学反应时的吉布斯自由能增量。
：理想气体的热力学平衡常数，仅是温度的函数。 可以看出两种计算方法： ①由平衡时各物质的分压求算. ②由= -计算。
二、化学反应的等温方程式
如果化学反应尚未达到平衡，体系将发生化学变化，反应自发地往哪个方向进行呢？由化学等温方程式即可判断。
（ ）T,P下， 理想气体反应
fＦ＋hH
气体的任意分压为PD＇、PE＇、PF＇、PH＇时 Gm,D?Gm,D?RTln Gm,F?Gm,FPE'PD'G?G?RTln；m,E m,EPPPF'PH'?RTln；Gm,H?Gm,H?RTln
PP此时若反应自左至右进行了一个单位的化学反应（无限大量的体系中），则
?PF'?__? P? ΔrG =ΔrGm+RTlnm
?PD'?__??P??PH'???__???P?d?PE'???__???Pf?h?? ?e???f?PF'??P__??PH'?h 令 ??????P__????PD'?? 则 ， ?P__??d????PE'?P__??e? ΔG
rm =ΔrGm+
=-+ （4-3） ——压力商.
（4-3）式称作化学反应的等温方程式。
若>,则Δ
rGm <0,反应正向自发进行 若=,则Δ rG m=0,体系已处于平衡状态
若<,则ΔrGm > 0,反应正向不能自发进行（反向自发）。说明：理想气体（或低压气体）间的反应： ===(4-4) —经验平衡常数，有量纲量。仅是T的函数
=0时 =
经验平衡常数的几种表示方法：
=
(Ch?G)g??CH??g?h???d?e?C?d??C?e?(RT)=
DE = (4-5) ：亦仅是温度的函数。有量纲量。
gh?K??x?G???xH?g?h???d?e?Px?d??x?e?P??KBx?P??B
DE
KBx???xB?B?KP??P?B????B 是 T、P的函数，无量纲量
∵
∴=?ng????B???B?G???nH?hn?d???P?B?e??K???P?BnD??nE????nBB????n?
?BB?? (4-6)