五 化学平衡PPT课件

2020/5/29,第五章化学平衡,研究化学平衡的意义：1.用热力学方法研究在反应条件下的反应方向和极限产率；2.改变温度得到更大的平衡转化率，或温度不变时改变压力、物料配比等，得到更大的产率；3.通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率的幅度，实现最优化的反应工艺条件。,2020/5/29,.,3,2020/5/29,化学平衡的概念（即化学反应为什么不进行到底）,原模型：无混和,只有少数实际反应可以进行到底，例如CaCO3分解,实际反应：有混和，有混和效应,本章重点：化学平衡的热力学本质,(结果：反应不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。),(结果：反应会进行到底),2020/5/29,5-1化学反应的方向和限度,.,5,2020/5/29,.,6,2020/5/29,若A，B不混合：,（2）反应系统的吉布斯自由能,.,7,2020/5/29,实际反应：A和B要混合，若它们都是理想气体，则,2020/5/29,=,为什么化学反应不能进行到底？（限度）,因A，B混合而使反应吉布斯自由能降低，曲线存在一个最低点，即是平衡点，反应只能进行到此平衡点。A不能完全转化为B。,2020/5/29,（3）化学反应的平衡常数和等温方程,设有理想气体的化学反应：,当反应达到平衡时，有：,.,10,2020/5/29,理想气体化学势：,代入上式,则：,.,11,2020/5/29,式中，pG、pH、pA、pB代表平衡时的分压，当温度一定时，等式右边为常数，则：,令,标准平衡常数,.,12,2020/5/29,即,得,（范特霍夫等温方程）,推广,.,13,2020/5/29,例：,注意：（1）表示平衡时各组分的分压比上标准压力的系数次方的乘积，表示在反应进行的任意瞬间，各组分的分压比上标准压力的系数次方的乘积。,（2）对特定的反应方程来说，只与温度有关。,（3）与化学方程式的写法有关。,化学平衡和标准平衡常数,.,14,2020/5/29,当反应达到平衡时，,化学平衡和标准平衡常数,.,15,2020/5/29,范特霍夫等温方程作用：判断化学反应的自发性及反应的限度:,等温等压,2020/5/29,能正向自发进行B.能逆向自发进行C.不能判断D.不能进行,2020/5/29,4-2反应的标准吉布斯自由能变化,.,18,2020/5/29,（1）化学反应的,任意化学反应的等温方程：,其中：,.,19,2020/5/29,（2）物质的标准生成吉布自由能,实际应用中,标准生成吉布自由能,.,20,2020/5/29,(a)由和计算标准平衡常数。,化学平衡和标准平衡常数,（3）反应的及的求算,2020/5/29,查表！,.,22,2020/5/29,稳定状态的单质的标准摩尔生成吉布斯函数为零！,（b）由计算标准平衡常数,查表！,化学平衡和标准平衡常数,2020/5/29,（c）由有关反应的标准平衡常数计算,已知298K时反应,求：,解：反应（3）=2（1）-（2）,则：,因此：,2020/5/29,4-3平衡常数的各种表示法,.,25,1.气相反应,.,26,2020/5/29,Kp只是温度的函数，可以有量纲。,.,27,2020/5/29,Kx是温度，压力的函数,(2)用摩尔分数表示的平衡常数,.,28,2020/5/29,（3）用物质的量表示的Kn,又因为：,结论：当vB=0时,若反应气体都是理想气体，反应平衡常数之间有Ka=Kp=Kx的反应是：2HI(g)=H2(g)+I2(g)；(2)N2O4(g)=2NO2(g)；(3)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)；(4)C(s)+CO2(g)=2CO(g)。A(1)(2)；B(1)(3)；C(3)(4)；D(2)(4),2020/5/29,2020/5/29,例题,已知反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）在1000K，2p压力下达成平衡时有25%的SO3分解成SO2和O2，试求反应在该温度下的rGm。,解：2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)t=0100平衡10.250.250.125,n总=1.125,.,31,2020/5/29,rGm=RTlnK=8.3141000ln(2.4610-2)=3.08104(Jmol-1),K=Kx(p/p)1=1.2310-2(2*101325/101325)1=2.4610-2,Kp自己计算！（根据Kp与Kx的关系）,2020/5/29,化学平衡和标准平衡常数,（3）复相反应,压力对其影响小,如果反应在一密闭容器中进行，则达到平衡时:,.,33,2020/5/29,分解压：,可得：,平衡时,分解反应A(s)=B(g)+2C(g)，此反应的平衡常数Kp与分解压力p之间关系为：AKp=4p3；BKp=4p3/27；CKp=p3/27；DKp=p2。,2020/5/29,2020/5/29,4-4平衡常数的实验测定,.,36,2020/5/29,热力学数据标准平衡常数系统混合物的组成,系统混合物的组成标准平衡常数热力学数据,测定平衡系统的物理性质，如折光率、电导率、颜色、密度、压力和体积等，导出平衡常数,直接测定平衡系统组成，计算平衡常数,2020/5/29,例：已知反应CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)在800时K=1。(1)若将等物质的量CO和H2O(g)在800反应，求平衡时CO的转化率和摩尔分数；(2)若CO和H2O（g)物质的量比为1：5，求CO的平衡转化率和摩尔分数。,.,38,2020/5/29,解：（1）设CO的转化率为,开始1100,平衡1-1-,.,39,2020/5/29,（2）,开始1500,平衡1-5-,.,40,2020/5/29,例Ag2CO3(s)受热后可以分解成Ag2O(s)和CO2(g)现有潮湿的Ag2CO3(s)用110的空气进行干燥，但要求干燥过程中Ag2CO3(s)不能分解。试求空气中CO2(g)的分压为多少时才能避免Ag2CO3(s)分解。,已知反应,.,41,2020/5/29,解：,反应不能向右进行,2020/5/29,4-5温度对平衡常数的影响,.,43,2020/5/29,1、温度对化学平衡的影响,等压！,.,44,2020/5/29,对理想气体反应体系，标准平衡常数只是温度的函数，与压力无关：,若,，则与T无关，,则有：,2020/5/29,或在T1，T2间作定积分：,对其作不定积分：,2020/5/29,4-6其它因素对化学平衡的影响,1、压力对化学平衡的影响,2020/5/29,（1）若vB0：总压p，Kx，平衡向左移动；,总压p，Kx，平衡向右移动。,（2）若vB0：总压p，Kx，平衡向右移动；,总压p，Kx，平衡向左移动。,（3）若vB=0:压力对Kx无影响，平衡不随压力变化。,影响化学平衡的因素,2