物理化学教学课件：第5章 化学平衡2

1、5-4 凝聚相化学反应Chemical Reactions in Condensed Phase= 01.液态或固态混合物中的化学反应(chemical reactions in liquid and solid mixture以活度表示的平衡常数量纲为一是仅决定于反应本性和温度的常数量纲为一只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关压力不太高以摩尔分数表示的平衡常数量纲为一反应物质特性，非平衡常数决定于反应本性和温度，还依赖于平衡组成活度因子的组合液态或固态理想混合物中只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关A 溶剂 B 溶质，反应物或产

2、物压力不太高2.溶液中的化学反应(chemical reactions in solution)A 溶剂 B 溶质，反应物或产物量纲为一是仅决定于反应本性和温度的常数以活度表示的平衡常数量纲为一压力不太高只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关以浓度表示的平衡常数活度因子的组合决定于反应本性和温度，还依赖于平衡组成理想稀溶液只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关对于理想稀溶液5-5 多相反应Heterogeneous Chemical ReactionsE 纯液相或固相 D,G,R 气相只计入气相物质的逸度量纲为一的值决定于反应本性和温

3、度以及 的选取压力不太高只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关理想气体Kp只计入气相物质的分压只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关分解温度分解压力为101.325kPa的温度分解压力分解压力与固相达到平衡时气相产物总压气相（平衡时）化学反应平衡常数小结理想气体：实际气体实际气体理想气体有凝聚相（平衡时）液固反应压力不高理想溶液多相反应压力不高理想气体 试写出 、 、 、 、 、 的定义式。对实际气体反应，在 、 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在 、 中, 哪些

4、只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？实际气体反应：仅是温度的函数仅是温度的函数温度、压力及组成的函数 试写出 、 、 、 、 、 的定义式。对实际气体反应，在 、 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？理想气体反应：仅是温度的函数 试写出 、 、 、 、 、 的定义式。对实际气体反应，在 、 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固

5、态混合物中的反应，在 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？液态或固态混合物中的反应：仅是温度的函数温度、压力的函数温度、压力及组成的函数 试写出 、 、 、 、 、 的定义式。对实际气体反应，在 、 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？理想混合物中的反应：仅是温度的函数温度、压力的函数温度、压力的函数 试写出 、 、 、 、 、 的定义式。对实际气体反应，在 、

6、 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？对理想气体反应，情况又怎样？对液态和固态混合物中的反应，在 、 中, 哪些只是温度的函数？哪些还与压力有关？哪些还与组成有关？对理想混合物中的反应，情况又怎样？5-6 化学反应方向和限度，等温方程Direction and Limit of Chemical Reactions, Isothermal Equation1.化学反应的方向与限度(direction and limit of chemical reactions)0 反应只能逆向进行(a) nN2(0)=0.25mol， nH2(0) =0.75mol， nNH3(0) =0(b)

7、 nN2(0) =0.25mol， nH2(0) =0.675mol， nNH3(0) =0.0750 反应只能逆向进行 r点系统未达平衡，反应正向进行系统已达平衡系统未达平衡，反应逆向进行摩尔反应吉布斯函数亲和势defdef2.亲和势和摩尔反应吉布斯函数(affinity and molar Gibbs function of reaction)3.化学反应的等温方程(isothermal equation of chemical reaction)气相化学反应逸度比如果压力很低可看作理想气体有纯液体或纯固体参加的多相化学反应逸度比如果压力很低可看作理想气体液态或固态混合物中的化学反应活度比

8、如果是液态或固态理想混合物溶液中的化学反应活度比化学反应的等温方程系统未达平衡，反应正向进行系统已达平衡系统未达平衡，反应逆向进行 例1 在1000K时，理想气体反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的 。设有一反应系统，各物质分压为pCO=0.500MPa, pH2O=0.200MPa, pCO2=0.300MPa, pH2=0.300MPa。(1)试计算此条件下的DrGm，并说明反应的方向；(2)已知在1200K时 ，试判断反应的方向。解：(1)JpKp， DrGmKp， 反应逆向进行例2 合成氨厂变换炉中的催化剂在还原前为Fe2O3,，还原后成为Fe3O4 ；合成塔中的催

9、化剂还原前也是Fe2O3， 还原后成为Fe。还原时的温度均为500左右。压力前者为0.1MPa；后者为30MPa。用于还原的气体成分前者为15%H2，60%H2O（体积百分率），其余为CO,CO2,N2等；后者为70% H2 ，0.25% H2O （体积百分率），其余为N2等。还原时气体是流动的。已知500时下列两个反应的标准平衡常数为：(1)3Fe2O3(s)+H2(g)=2Fe3O4(s)+H2O(g) =6.5104(2)Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s,a型)+4H2O(g) =2.210-3试证明变换炉中的Fe2O3只可能被还原成Fe3O4 ，而不会被还原成Fe ，合成塔中的Fe2O3则能被还原为Fe 。设气体服从理想气体状态方程。 解：上述两个反应均为有纯固体参加的多相反应在变换炉内，对反应(1)，JpKp ，故Fe