1、1 1第五章第五章 化学平衡化学平衡2 2化工生产及与应用有关的化学研究中，人们最关心的问化工生产及与应用有关的化学研究中，人们最关心的问题莫过于化学反应的方向及反应平衡时的转化率，因为它关题莫过于化学反应的方向及反应平衡时的转化率，因为它关系到在一定条件下，反应能否按所希望的方向进行、最终能系到在一定条件下，反应能否按所希望的方向进行、最终能得到多少产物，反应的经济效益如何。在化学发展史上，这得到多少产物，反应的经济效益如何。在化学发展史上，这一问题曾经长期困扰着人们，而从理论上彻底阐明这一原理一问题曾经长期困扰着人们，而从理论上彻底阐明这一原理的是美国化学家吉布斯。在十九世纪的五、六十年代
2、，热力的是美国化学家吉布斯。在十九世纪的五、六十年代，热力学仅处于热机效率的研究阶段，而化学还基本上是一门经验学仅处于热机效率的研究阶段，而化学还基本上是一门经验科学。是吉布斯在科学。是吉布斯在1874年提出了化学势的概念，并用它来处年提出了化学势的概念，并用它来处理多组分多相系统的物质平衡理多组分多相系统的物质平衡化学平衡和相平衡问题，化学平衡和相平衡问题，进而从理论上根本解决了这一难题，并因此打破了物理与化进而从理论上根本解决了这一难题，并因此打破了物理与化学两大学科的界限，为物理化学这一理论化学学科的建立奠学两大学科的界限，为物理化学这一理论化学学科的建立奠定了基础。吉布斯在热力学发展史
3、和化学发展史上做出了巨定了基础。吉布斯在热力学发展史和化学发展史上做出了巨大贡献，可以说是他将热力学引入了化学，使热力学在化学大贡献，可以说是他将热力学引入了化学，使热力学在化学中焕发了强有力的生命力，同时使化学成为一门有理论指导中焕发了强有力的生命力，同时使化学成为一门有理论指导的科学。的科学。 3 35.1化学反应的方向及平衡条件化学反应的方向及平衡条件 1. 摩尔反应进度的吉布斯函数变摩尔反应进度的吉布斯函数变dG = YdnY + ZdnZ - AdnA - BdnB = Yyd + Zzd - Aad - Bbd = ( y Y + z Z - a A - b B )d 通式：通式：
4、 dG = B Bd 恒恒T、p且且W = 0时，一化学反应的进度为时，一化学反应的进度为d 时，有：时，有： a A + b B yY + z Z化学势：化学势： A B Y Z微小反应微小反应: - dnA - dnB dnY dnZ =4 4上式在恒上式在恒T、p下两边同时除以下两边同时除以d ，有：，有：一定温度、压力和组成的条件下，反应进行一定温度、压力和组成的条件下，反应进行了了d 的微量进度折合成每摩尔进度时所引起的微量进度折合成每摩尔进度时所引起系统吉布斯函数的变化；系统吉布斯函数的变化；或者说是反应系统为无限大量时进行了或者说是反应系统为无限大量时进行了1 mol 进度化学反
5、应时所引起系统吉布斯函数的改进度化学反应时所引起系统吉布斯函数的改变，简称为变，简称为摩尔反应吉布斯函数摩尔反应吉布斯函数，通常以，通常以 rGm 表示。表示。T,pG52. 化学反应的平衡条件化学反应的平衡条件恒恒T、p且且W = 0时，化学反应的平衡条件为：时，化学反应的平衡条件为：0BBBmrT,pGG反应正向进行即, 0, 0mrT,pGG反应正向不能进行即, 0, 0mrT,pGG反应达到平衡即, 0, 0mrT,pGG反应系统反应系统G 关系示意图关系示意图G00, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG0, T,pG
