05-1 化学反应等温方程_第1页
05-1 化学反应等温方程_第2页
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05-1 化学反应等温方程_第4页
05-1 化学反应等温方程_第5页
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文档简介

1、第五章 化学平衡,下一页,上一页,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

2、章讨论应用热力学第二定律的平衡条 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,

3、逆向进行,恒温恒压,W=0:,下一页,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

4、解压为101.325kPa时的温度.,下一页,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

5、 1mol同温、标准压力下指定相态的化合物的Gibbs函数变。,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

6、(g) 在300K时,试求:(1)400K、总压为300kPa时,D(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 、Kp、KC在

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