研究生入学考试北科物理化学考研教学课件-第五章

1、第5章 化学平衡 (chemical equilibrium)引言有些化学反应（远离完全反应）引言1000引言各物质浓度变化引言反应速率的变化引言18611863 动态化学平衡；18641879 质量作用定律；正、逆反应速率常数之比只是温度的函数；范霍夫用符号K代表这个比值，称之为平衡常数；1878 吉布斯：化学势；化学平衡的条件；1884 法国的吕.查德里：平衡移动原理，即吕.查德里原理；1889 范霍夫：平衡常数与温度的关系式，即范霍夫方程；1906 能斯特热定理：用热性质数据计算平衡常数发展历程引言为什么化学平衡是个重要概念？The reaction to synthesize ammo

2、nia was developed in Germany in 1909 by Fritz Haber. He was later awarded a Nobel Prize for his work and the process was named after him. world annual production 140 million tonnesgas mixture75% hydrogen, 25% nitrogenpressure150 atmospherestemperature650 - 720 Kcatalystironconversion up to 98% (15%

3、per pass)引言本章内容核心问题：判断化学反应方向与限度；基本概念：标准平衡常数；重要应用：不同类型反应的平衡问题，包括气相反应、液态或固态混合物中化学反应、溶液中反应、多相反应等；重要关系式：等温方程。5.1 标准平衡常数 标准平衡常数的定义 标准平衡常数的性质标准平衡常数任一多元系统定温定压下设任意反应回顾讨论1）不能自发向右进行。2）能自发向右进行。3）反应达到平衡。标准平衡常数标准平衡常数定义量纲为一；性质：决定于反应本性和温度；或标准状态下组分B化学势标准摩尔反应Gibbs函数说明什么？对平衡的进一步理解标准平衡常数平衡常数越大说明平衡系统中含产物的量越多；但是平衡常数的大小与

4、达到平衡所需的时间无联系。思考题反应物化学势高于产物化学势，反附近呢？应能自发进行。为什么有些反应常常会停留在平衡态标准平衡常数起始时1molD+E2F1mol0mol反应时考察气相反应讨论：总摩尔数2mol2mol标准平衡常数可变，反应物产物都混合，则由可求出平衡点的位置(1) 都没有混合(2) 产物 没有混合(3) 都混合反应自由能G的变化图5.2 气相化学反应的平衡常数 理想气体化学反应 实际气体化学反应气相化学反应某一指定状态下平衡状态下注意：该平衡常数有量纲。用分压表示的平衡常数对于理想气体：注意：该平衡常数有量纲。用浓度表示的平衡常数对于理想气体：注意：该平衡常数量纲为一。标准平衡

5、常数对于理想气体：1 0 01-0.05 0.05 0.025 =1.025例题：在475K、101.3kPa时，NO2离解5%: 2NO2=2NO+O2。求此温度下Kp, Kc?气体反应的标准Gibbs函数标准Gibbs函数、标准平衡常数与计量方程有关。气体反应平衡常数举例用逸度表示的平衡常数（了解）在压力较大时，采取逸度表示的平衡常数。计算理论转化率平衡常数的应用数量比下列反应，计算理论转化率例题平衡时起始总压（惰性气体）对平衡的影响例题当时，p增大，产物数量减少当时，p增大，产物数量增加计算理论转化率总压（惰性气体）对平衡的影响(教材p220)例题P减少，产物数量增大(1) p=101.325 kPa(2) p=10.132