第五章---化学平衡PPT课件

1、2021/3/2,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,2021/3/2,3,2021/3/2,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,2021/3/2,5-1

2、 化学反应的方向和限度,5,2021/3/2,6,2021/3/2,若A，B不混合,2）反应系统的吉布斯自由能,7,2021/3/2,实际反应：A和B要混合，若它们都是理想气体，则,2021/3/2,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,2021/3/2,3）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,10,2021/3/2,理想气体化学势,代入上式,则,11,2021/3/2,式中，pG 、pH 、 pA、 pB代表平衡时的分压，当温度一定时，等式右

3、边为常数，则,令,标准平衡常数,12,2021/3/2,即,得,范特霍夫等温方程,推广,13,2021/3/2,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,14,2021/3/2,当反应达到平衡时,化学平衡和标准平衡常数,15,2021/3/2,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,2021/3/2,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,2021/

4、3/2,4-2 反应的标准吉布斯自由能变化,18,2021/3/2,1）化学反应的,任意化学反应的等温方程,其中,19,2021/3/2,2）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,20,2021/3/2,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,2021/3/2,查表,22,2021/3/2,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,2021/3/2,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,2021/3/2,4-3

5、平衡常数的各种表示法,25,1. 气相反应,26,2021/3/2,Kp 只是温度的函数，可以有量纲,27,2021/3/2,Kx是温度，压力的函数,2)用摩尔分数表示的平衡常数,28,2021/3/2,3）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)(

6、4) ；D(2)(4,2021/3/2,2021/3/2,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 = 0 1 0 0 平衡 10.25 0.25 0.125,n总 = 1.125,31,2021/3/2,rG m =RT lnK =8.3141000ln(2.4610-2) = 3.08104(Jmol-1,K = Kx ( p / p )1 = 1.2310-2 (2*101325 /101325)

7、1 = 2.4610-2,Kp自己计算！ （根据Kp与Kx的关系,2021/3/2,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,33,2021/3/2,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 = p2,2021/3/2,2021/3/2,4-4 平衡常数的实验测定,36,2021/3/2,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

8、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,2021/3/2,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,38,2021/3/2,解： （1）设CO的转化率为,开始 1 1 0 0,平衡 1- 1-,39,2021/3/2,2,开始 1 5 0 0,平衡 1- 5 -,40,2021/3/2,例 Ag2CO3(s) 受热后可

9、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,41,2021/3/2,解,反应不能向右进行,2021/3/2,4-5 温度对平衡常数的影响,43,2021/3/2,1、温度对化学平衡的影响,等压,44,2021/3/2,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,2021/3/2,或在T1，T2间作定积分,对其作不定积分,2021/3/2,4-6 其它因素对化学平衡的影响,1、压力对化学平衡的影响,2021/3/2,1）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