化學(xué)反應(yīng)等溫方程

1、第五章 化學(xué)平衡,下一頁,基本要求,掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義； 掌握用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度的方法； 會用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)； 理解溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響，會用等壓方程計(jì)算不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)； .了解壓力和惰性氣體對化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響； 了解同時(shí)反應(yīng)平衡,下一頁,上一頁,需要解決的問題,在一定條件下，反應(yīng)物能否按預(yù)期的反應(yīng)變成產(chǎn)物？ 如果不能，或者能，但產(chǎn)物量過少，有無 辦法可想？ 在一定條件下，反應(yīng)的極限產(chǎn)率為多少？ 極限產(chǎn)率怎樣隨條件變化？如何改變條件 可得到更大的產(chǎn)率,下一頁,上一頁,解決問題的思路,化學(xué)平衡是研究化學(xué)反應(yīng)方向和限度的關(guān)鍵. 本章討論應(yīng)用熱力學(xué)

2、第二定律的平衡條 件來處理化學(xué)平衡問題。 將用熱力學(xué)方法推導(dǎo)化學(xué)平衡時(shí)溫度、壓 力、組成間的關(guān)系，并計(jì)算平衡組成。 將通過熱力學(xué)計(jì)算討論溫度、壓力、組成 等條件如何影響平衡,下一頁,上一頁,5-1 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程,下一頁,上一頁,1.摩爾反應(yīng)的gibbs函數(shù)變與化學(xué)反應(yīng)的親和勢,化學(xué)反應(yīng)的 gibbs函數(shù)變,化學(xué)反應(yīng)的親和勢,恒溫恒壓,w=0,下一頁,上一頁,2.化學(xué)反應(yīng)的平衡條件,g,下一頁,上一頁,3.化學(xué)反應(yīng)的等溫方程,理想氣體反應(yīng),下一頁,上一頁,化學(xué)反應(yīng)的 等溫方程,平衡時(shí),化學(xué)反應(yīng)等溫 方程另一形式,下一頁,上一頁,正向進(jìn)行,平衡,正向不能進(jìn)行, 逆向進(jìn)行,恒溫恒壓,w=0,下

3、一頁,上一頁,5-2 理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),下一頁,上一頁,1. 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),k:無量綱量,t一定時(shí)為常數(shù),其數(shù)值與計(jì)量式寫法有關(guān),當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),理想氣體,下一頁,上一頁,下一頁,上一頁,若參加反應(yīng)的各組分不處于同一相,則屬于多相化學(xué)反應(yīng)，常壓下壓力對凝聚態(tài)的影響可忽略不計(jì),2.有純凝聚相參加的理想氣體反應(yīng),下一頁,上一頁,一定溫度下caco3(s)分解反應(yīng) 達(dá)平衡時(shí),p(co2,g)壓力為定值,下一頁,上一頁,分解壓一定溫度下分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),氣體的壓力,對于純凝聚相與理想氣體間的化學(xué)反應(yīng),其k的表達(dá)式中,只保留各氣體的分壓,分解溫度分解壓為101.325kpa時(shí)的溫度,下一頁

4、,上一頁,例:700時(shí),反應(yīng):fe(s)+h2o(g)=feo(s)+h2(g) 的k =2.35 (1)如果用總壓為101.325kpa的等物質(zhì)的量的h2o(g)和h2(g)的混合氣體處理feo(s),能否將其還原為fe(s)? (2)如果h2o(g)和h2(g)的混合氣總壓仍為101.325 kpa,欲使 feo(s)不能被還原, h2o(g)的分壓最小應(yīng)為多少,解：(1,k,下一頁,上一頁,不能將feo(s) 還原為fe(s,下一頁,上一頁,3.標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)gibbs函數(shù)變的計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成gibbs函數(shù)變,由標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的穩(wěn)定單質(zhì)生成 1mol同溫、標(biāo)準(zhǔn)壓力下指定相態(tài)的化合物的gibbs函

5、數(shù)變,下一頁,上一頁,下一頁,上一頁,3）= （1）- （2,下一頁,上一頁,在判斷反應(yīng)的方向與限度時(shí)，應(yīng)注意rgm與rgm的區(qū)別,一般不能用rgm來判斷過程的方向，但 在rgm的絕對值很大(通常|rgm | 40 kjmol-1 )時(shí) rgm的符號基本決定了rgm的符號,例：298k時(shí) zn(s)+1/2o2=zno(s) g = 318.2kjmol-1,欲使此反應(yīng)不能自動向右進(jìn)行，jp必須大于5.61055 ， 即p(o2)3.210-110kpa,下一頁,上一頁,例: 已知理想氣體反應(yīng) a (g) +b (g) =d(g) 在300k時(shí),試求:(1)400k、總壓為300kpa時(shí),d(

6、g)的離解度； (2)400k、200kpa下,將1mola(g)和2molb(g)混合反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),b(g)的分壓,下一頁,上一頁,2.判斷系統(tǒng)是否已達(dá)平衡的方法: (1)條件不變,無論時(shí)間多長,反應(yīng)的各參加物濃度不變； (2)一定溫度下,由正向或逆向反應(yīng)的平衡組成所算得的k應(yīng)一致； (3)任意改變各物質(zhì)初濃度,達(dá)平衡后所得k 相同,4.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定,1.測定平衡常數(shù)的方法有,1)物理方法:一般不會影響平衡，如測折射率、電導(dǎo)、氣體體積、光吸收等； (2)化學(xué)方法:常采用降溫、移走催化劑、加入溶劑沖淡等方法中止反應(yīng),下一頁,上一頁,轉(zhuǎn)化率,產(chǎn)率,5.平衡組成的計(jì)算,轉(zhuǎn)化為指定產(chǎn)物的某反應(yīng)物占原始反應(yīng)物的分?jǐn)?shù),轉(zhuǎn)化掉的某反應(yīng)物占原始反應(yīng)物的分?jǐn)?shù),術(shù)語,下一頁,上一頁,轉(zhuǎn)化率0.5 產(chǎn)率: b0.3 c0.2,轉(zhuǎn)化率產(chǎn)率0.5,下一頁,上一頁,6.理想氣體反應(yīng)的k,kp,kc,ky及kn,對于化學(xué)反應(yīng): dd+ee=gg+rr,下一頁,上一頁,下一頁,上一頁,下一頁,上一頁,注意：上述各k中只有k 、k