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在对化学平衡的学习和研究中,温度这个概念担任了什么角色?

 昵称11935121 2018-07-17

在一定条件下,化学反应达到平衡时,正逆反应速率相等,净反应速率等于0,这表明反应物向产物转化达到最大限度。如果标准平衡常数K数值很小,反应向正反应的程度就很小,反之就越大,说明K值影响反应平衡,但是我们中学化学学过,化学平衡大小和浓度,压力,惰性气体和温度有关,但是,平衡常数只受温度影响,那么具体是什么关系呢?

我们知道,化学反应都有吉布斯自由能,当吉布斯自由能ΔG<0,反应正向进行;ΔG=0,化学反应处于平衡状态;ΔG>0反应逆向进行,在化学热力学中,可以推导出ΔG与系统组成间的关系,公式如下

式中,ΔG上标加个○是标准吉布斯函数,通常可以直接查表得数据,J为反应商,J的算法和K是一样的,不同的是J表示任意时刻的反应,K只是平衡状态,当J=K时,说明反应达到平衡。

如上图,根据经验,当标准吉布斯函数小于-40kJ/mol时,反应正向进行;当吉布斯函数大于40kJ/mol反应逆向进行;当吉布斯函数在-40~40kJ/mol之间是,必须用上面公式中ΔG来判断。并且标准吉布斯函数也和平衡常数有关,根据下图公式

当我们讨论温度对化学平衡的影响时,我们要用到范特霍夫方程,它的推导过程如下图

则当焓变和熵变温度有298K,上面最后一个公式可写为

298K时,焓变和熵变可以查表直接得到,那么我们可以通过这个公式知道,InK(T)和1/T呈直线关系,该直线斜率为-ΔH/R,截距为ΔS/R,这也就是说,我们也可以通过测定相应数据,做图来求数值。

当温度不一样时,公式就为

两式想减,得到如下关系

这个公式就是著名的范特霍夫公式,它也定量的描述了温度和平衡的具体关系!

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