化学反应等温方程

1、第五章 化学平衡,下一页,基本要求,掌握标准平衡常数的定义； 掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法； 会用热力学数据计算标准平衡常数； 理解温度对标准平衡常数的影响，会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数； .了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响； 了解同时反应平衡,下一页,上一页,需要解决的问题,在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？ 如果不能，或者能，但产物量过少，有无 办法可想？ 在一定条件下，反应的极限产率为多少？ 极限产率怎样随条件变化？如何改变条件 可得到更大的产率,下一页,上一页,解决问题的思路,化学平衡是研究化学反应方向和限度的关键. 本章讨论应用热力学

2、第二定律的平衡条 件来处理化学平衡问题。 将用热力学方法推导化学平衡时温度、压 力、组成间的关系，并计算平衡组成。 将通过热力学计算讨论温度、压力、组成 等条件如何影响平衡,下一页,上一页,5-1 化学反应的等温方程,下一页,上一页,1.摩尔反应的gibbs函数变与化学反应的亲和势,化学反应的 gibbs函数变,化学反应的亲和势,恒温恒压,w=0,下一页,上一页,2.化学反应的平衡条件,g,下一页,上一页,3.化学反应的等温方程,理想气体反应,下一页,上一页,化学反应的 等温方程,平衡时,化学反应等温 方程另一形式,下一页,上一页,正向进行,平衡,正向不能进行, 逆向进行,恒温恒压,w=0,下

3、一页,上一页,5-2 理想气体化学反应的标准平衡常数,下一页,上一页,1. 标准平衡常数,k:无量纲量,t一定时为常数,其数值与计量式写法有关,当反应达平衡时,理想气体,下一页,上一页,下一页,上一页,若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常压下压力对凝聚态的影响可忽略不计,2.有纯凝聚相参加的理想气体反应,下一页,上一页,一定温度下caco3(s)分解反应 达平衡时,p(co2,g)压力为定值,下一页,上一页,分解压一定温度下分解反应达平衡时,气体的压力,对于纯凝聚相与理想气体间的化学反应,其k的表达式中,只保留各气体的分压,分解温度分解压为101.325kpa时的温度,下一页

4、,上一页,例:700时,反应:fe(s)+h2o(g)=feo(s)+h2(g) 的k =2.35 (1)如果用总压为101.325kpa的等物质的量的h2o(g)和h2(g)的混合气体处理feo(s),能否将其还原为fe(s)? (2)如果h2o(g)和h2(g)的混合气总压仍为101.325 kpa,欲使 feo(s)不能被还原, h2o(g)的分压最小应为多少,解：(1,k,下一页,上一页,不能将feo(s) 还原为fe(s,下一页,上一页,3.标准摩尔反应gibbs函数变的计算,标准摩尔生成gibbs函数变,由标准态的稳定单质生成 1mol同温、标准压力下指定相态的化合物的gibbs函

5、数变,下一页,上一页,下一页,上一页,3）= （1）- （2,下一页,上一页,在判断反应的方向与限度时，应注意rgm与rgm的区别,一般不能用rgm来判断过程的方向，但 在rgm的绝对值很大(通常|rgm | 40 kjmol-1 )时 rgm的符号基本决定了rgm的符号,例：298k时 zn(s)+1/2o2=zno(s) g = 318.2kjmol-1,欲使此反应不能自动向右进行，jp必须大于5.61055 ， 即p(o2)3.210-110kpa,下一页,上一页,例: 已知理想气体反应 a (g) +b (g) =d(g) 在300k时,试求:(1)400k、总压为300kpa时,d(

6、g)的离解度； (2)400k、200kpa下,将1mola(g)和2molb(g)混合反应达平衡时,b(g)的分压,下一页,上一页,2.判断系统是否已达平衡的方法: (1)条件不变,无论时间多长,反应的各参加物浓度不变； (2)一定温度下,由正向或逆向反应的平衡组成所算得的k应一致； (3)任意改变各物质初浓度,达平衡后所得k 相同,4.标准平衡常数的测定,1.测定平衡常数的方法有,1)物理方法:一般不会影响平衡，如测折射率、电导、气体体积、光吸收等； (2)化学方法:常采用降温、移走催化剂、加入溶剂冲淡等方法中止反应,下一页,上一页,转化率,产率,5.平衡组成的计算,转化为指定产物的某反应物占原始反应物的分数,转化掉的某反应物占原始反应物的分数,术语,下一页,上一页,转化率0.5 产率: b0.3 c0.2,转化率产率0.5,下一页,上一页,6.理想气体反应的k,kp,kc,ky及kn,对于化学反应: dd+ee=gg+rr,下一页,上一页,下一页,上一页,下一页,上一页,注意：上述各k中只有k 、k