詹正坤§3.5各种因素对化学反应平衡的影响.ppt

1,物理化学 3.5 各种因素对化学反应平衡的影响,教师： 孙秋霞,2,3.5 各种因素对化学反应平衡的影响,当化学反应达到平衡时，有,即,由于,故，当改变反应条件，使 时，必引起发生反应，直到 为止，此过程称为化学反应平衡的移动。,3,多种乘积的定义,仿照 ，作如下定义,其中，,分别代表反应系统中 物质B的量 物质B的分压 物质B的摩尔分数 物质B的逸度 物质B的逸度系数,4,一、温度对平衡的影响,1、影响标准平衡常数的因素,根据,以及不同相态物质标准态的有关规定，可知,（1）影响标准平衡常数（主） （2）影响逸度（活度）系数,5,2、温度与标准平衡常数的关系,根据GibbsHelmhotz公式,可以得到,整理得, vant Hoff 微分式,6,vant Hoff 方程的意义,根据,（1）放热反应,故 下降，即升高温度对放热反应不利；,（2）吸热反应,故 增加，即升高温度对吸热反应有利。,7,vant Hoff 方程积分形式1,根据,（1）,定积分得,即,不定积分为,8,vant Hoff 方程积分形式2,（2）,需要根据 的具体形式积分,例如：,得,9,vant Hoff 方程与ClausiusClapeyron方程,二者的定积分形式分别为,相变 化变的特例,10,二者一致性的讨论,结论：二者形式一致。故相平衡可以看作化学平衡的特例。,11,二、系统压力对平衡的影响,1、理想气体间的化学反应,根据3.4 中气体反应的平衡常数可知,可知,但是，平衡组成受体系总压力的影响。,12,1、理想气体间的化学反应,（1）当 时， 与体系总压力无关；,（2）当 时，体系总压力增加， 增加，平衡向生成产物的方向移动；,（3）当 时，体系总压力增加， 减小，平衡向产物分解的方向移动；,13,2、实际气体间的化学反应,均为压力的函数，决定了 随压力变化的情况。,对于实际气体混合物 因而,一般情况下，压力对 的影响大于对 的影响；而压力对 的影响与对理想气体间反应的结论相同。加大压力时，实际气体反应平衡向 的方向移动。,14,3、压力影响举例（合成氨）,根据反应,可以写出,在温度一定时增加压力p， 与 均变化。,15,三、组成对平衡的影响,1、反应组分浓度的影响,16,2、惰性气体的影响,惰性组分 不参加化学反应的组分。,根据,其中，n 包括体系中所有物质的量（反应物、生成物、惰性物质等），nB仅包括参加反应的物种。,17,惰性气体的影响,根据以上结果,可知，若 ，则在等温等压条件下增加惰性组分 n0 ，即 增加，必有 减小，导致 增加，对增加产物的量有利，反之亦然。,解释：由于产物分子数多于反应物，故增加惰性组分相对于稀释产物，故对正向反应有利。,18,四、应用示例,回顾,（1）理想气体的物理特征,（2）理想气体的数学特征,（3）封闭物系单纯pVT变化熵变的基本计算式,19,1、高压下合成氨反应的逸度因子商,（1）随着温度的增加和压力的下降，,20,2、原料配比的影响（合成氨）,则,根据,得,即等温等压条件下,21,原料配比的影响,最大，等价于产物氨含量最高。,问题：能否用求极值的方法验证上述结果？,22,解1-1,令,求解目标：当m？时， 有极大值。,即,23,解1-2,即在数学上，求函数 的极大值。,条件为,故,根据,微分得：,24,解1-3,所以,因为,25,3、压力的影响 p.157 11-1,已知,若反应起始时CH4（g）和H2O（g）的物质的量之比为1：2，求当CH4（g）的转化率为75时，反应系统的压力应为多少？,解题思路：,26,p.157 11-2,已知,若反应起始时CH4（g）和H2O（g）的物质的量之比为1：2，求当CH4（g）的转化率为75时，反应系统的压力应为多少？,27,p.157 11-3,已知,28,4、多相平衡 p.157 12-0,若在150及含有w(CO)0.005 的混合气体通过 Ni 表面，欲使wNi(CO)4110，问：气体的压力不应超过多大？已知混合气体平均相对分子质量为10.7。,Ni 和CO能生成羰基镍（对人体有害）：,提示：上述含量均为平衡组成,29,p.157 12-1,已知混合气体平均相对分子质量为10.7，其中w(CO)=0.005,解： 设流动气体达平衡，1 mol 混合气体重10.7g，其中CO(g) 的物质量为 n1，得CO的物质量分数为,羰基镍的物质量为 n2，其物质量分数为,30,p.157 12-2,31,多对象模板,回顾,（1）理想气体的物理特征,（2）理想气体的数学特征,（3）封闭物系单纯pVT变化熵变的基本计算