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文檔簡(jiǎn)介
物理化學(xué)電子教案—第五章物理化學(xué)電子教案—第五章研究化學(xué)平衡的目的及本章內(nèi)容目的:找出反應(yīng)體系達(dá)到平衡時(shí)溫度、壓力與各種物質(zhì)的量及濃度的關(guān)系,從而指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。本章內(nèi)容:應(yīng)用熱力學(xué)第二定律的一些結(jié)論處理化學(xué)平衡問題,同時(shí)討論平衡常數(shù)的測(cè)定以及計(jì)算方法。另外,研究溫度、壓力、惰性氣體等因素對(duì)化學(xué)平衡的影響。研究化學(xué)平衡的目的及本章內(nèi)容目的:找出反應(yīng)體系達(dá)到平衡時(shí)溫度第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度封閉體系中,當(dāng)體系內(nèi)發(fā)生了微小的變化時(shí),體系內(nèi)各物質(zhì)的量相應(yīng)地有微小的變化。若體系在變化過程中不做非體積功,則體系的吉布斯自由能變化為:若反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行,則:第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度封閉體系中,當(dāng)體系內(nèi)發(fā)生了微小的根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義,則有代入得,或根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義,則有代入得,或當(dāng)為1mol變化時(shí),體系的自由能變化為當(dāng)為微小變化時(shí),體系的自由能變化為物理意義:在等溫等壓,且保持各物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)不變的條件下,在一巨大的體系中進(jìn)行一個(gè)單位的化學(xué)反應(yīng)時(shí),體系的吉布斯自由能增量,表示為,稱為反應(yīng)的吉布斯自由能變。當(dāng)為1mol變化時(shí),體系的自由能變化為當(dāng)當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行時(shí),可用反應(yīng)的吉布斯自由能變化來判斷反應(yīng)過程進(jìn)行的方向:(1)若,即,此時(shí)反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和大于產(chǎn)物的總和,則化學(xué)反應(yīng)將自發(fā)地由左向右進(jìn)行;(2)若,即,此時(shí)反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和小于產(chǎn)物的總和,則化學(xué)反應(yīng)將自發(fā)地由右向左進(jìn)行;(3)若,即,此時(shí)反應(yīng)物與產(chǎn)物的化學(xué)勢(shì)相等,反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài);正向與逆向的反應(yīng)速率相等,宏觀上體系的組成不變。此時(shí)體系的吉布斯自由能最小,體系處于最穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行時(shí),可用反應(yīng)的吉布斯(1)若化學(xué)反應(yīng)的方向與限度用 判斷,這相當(dāng)于 圖上曲線的斜率,因?yàn)槭俏⑿∽兓磻?yīng)進(jìn)度處于0~1mol之間。反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行,趨向平衡反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行,趨向平衡反應(yīng)達(dá)到平衡化學(xué)反應(yīng)的方向與限度用 判斷,這相當(dāng)于 圖上曲化學(xué)反應(yīng)的方向與限度化學(xué)反應(yīng)的方向與限度第二節(jié)理想氣體反應(yīng)等溫式與平衡常數(shù)對(duì)于等溫等壓下的理想氣體反應(yīng):在反應(yīng)進(jìn)行1mol變化時(shí),體系的自由能變化是理想氣體任意組分B化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式:第二節(jié)理想氣體反應(yīng)等溫式與平衡常數(shù)對(duì)于等溫等壓下的理想氣體將化學(xué)勢(shì)表示式代入 的計(jì)算式,得:令:
稱為化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs
自由能變化值,只是溫度的函數(shù)。壓力商理想氣體反應(yīng)等溫式將化學(xué)勢(shì)表示式代入 的計(jì)算式,得:令:稱為化理想氣體反應(yīng)等溫方程式這就是理想氣體反應(yīng)等溫方程式。恒T、p下理想氣體反應(yīng):理想氣體反應(yīng)等溫方程式這就是理想氣體反應(yīng)等溫方程式。恒T、p則:化學(xué)反應(yīng)的等溫方程一般系統(tǒng)各組分化學(xué)勢(shì):因:定義:活度商一般化學(xué)反應(yīng)的等溫方程則:化學(xué)反應(yīng)的等溫方程一般系統(tǒng)各組分化學(xué)勢(shì):因:定義:活度商標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由平衡條件,理想氣體反應(yīng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí):定義:為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可知:等溫方程也可寫:K°=f(T),即T一定時(shí)K°為常數(shù);標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由平衡條件,理想氣體反應(yīng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí):定義:為用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷反應(yīng)方向?qū)硐霘怏w反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)向左自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)平衡用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷反應(yīng)方向?qū)硐霘怏w反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)向K°的數(shù)值與計(jì)量式的寫法有關(guān)所以在給出化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式。K°的數(shù)值與計(jì)量式的寫法有關(guān)所以在給出化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí)顯然,化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系,的值也呈倍數(shù)關(guān)系,而值則呈指數(shù)的關(guān)系。顯然,化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系,相關(guān)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間的關(guān)系當(dāng)幾個(gè)不同化學(xué)反應(yīng)具有加和性時(shí),這些反應(yīng)的也具有加和關(guān)系。而K0具有乘積關(guān)系。例:1)C(s)+O2=CO2(g)2)CO(g)+0.5O2=CO2(g)CO2(g)+C(s)=2CO(g)因?yàn)椋?3)=(1)-2(2),所以于是:相關(guān)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間的關(guān)系當(dāng)幾個(gè)不同化學(xué)反應(yīng)具有加和含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)對(duì)純凝聚態(tài)物質(zhì)(純液態(tài)或純固態(tài)物質(zhì)):在常壓下BB進(jìn)入⊿rGm=BBB
,而在K
與Jp
中,并不出現(xiàn)凝聚態(tài)物質(zhì)。例如反應(yīng):C(s)+0.5O2=CO(g):
即:K
表達(dá)式中不含有凝聚態(tài)物質(zhì).含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)對(duì)純凝聚態(tài)物質(zhì)(純液態(tài)一定溫度下CaCO3(s)分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),p(CO2,g)壓力為定值一定溫度下CaCO3(s)分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),p(CO2,g)分解壓—一定溫度下分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),氣體的壓力分解溫度—分解壓為101.325kPa時(shí)的溫度對(duì)于“純凝聚相+理想氣體”系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng),其K°的表達(dá)式中,只保留各氣體的分壓含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)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(duì)于“純凝聚相例1:700℃時(shí),反應(yīng):Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g)的K°=2.35(1)如果總壓為101.325kPa,用等物質(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101.325kPa,欲使
FeO(s)能被還原,H2(g)的分壓至少應(yīng)為多少?解:例1:700℃時(shí),反應(yīng):Fe(s)+H2O(g)=FeO(s22理想氣體反應(yīng)平衡常數(shù)的不同表示法
氣體混合物的平衡組成可用分壓pB
、濃度cB
、摩爾分?jǐn)?shù)yB或物質(zhì)的量nB等來表示,相應(yīng)地平衡常數(shù)也有不同的表示方法:22理想氣體反應(yīng)平衡常數(shù)的不同表示法氣體混合23因所以p為總壓,而nB中也包括系統(tǒng)中不參加反應(yīng)的惰性物質(zhì)23因所以p為總壓,而nB中也包括系統(tǒng)中不參加反應(yīng)的惰性物24
如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,實(shí)際上是如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,歸納起來有三種。計(jì)算
由可知,平衡常數(shù)一方面與熱力學(xué)函數(shù)相聯(lián)系,另一方面與反應(yīng)系統(tǒng)中的平衡組成相聯(lián)系。所以既可通過計(jì)算,也可通過測(cè)定平衡組成計(jì)算,進(jìn)而計(jì)算。1.及的計(jì)算(1)通過化學(xué)反應(yīng)的和來計(jì)算
式中:24如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,實(shí)際上是如何25(2)通過來計(jì)算
如前所述,如果一個(gè)反應(yīng)可由其它反應(yīng)線性組合得到,那么該反應(yīng)的也可由相應(yīng)反應(yīng)的線性組合得到。(3)通過相關(guān)反應(yīng)計(jì)算
25(2)通過來計(jì)算如前所述,如果一個(gè)反應(yīng)可由化學(xué)平衡的影響因素化學(xué)平衡在溫度,壓力,組成等條件恒定時(shí),平衡狀態(tài)不變化。若改變條件,舊平衡就被破壞,在新條件下建立起新的平衡。由于條件改變,系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)變到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程稱為平衡移動(dòng)。影響平衡移動(dòng)的主要因素有溫度、壓力、濃度及惰性氣體組分含量等化學(xué)平衡的影響因素化學(xué)平衡在溫度,壓力,組成等條件恒定時(shí),平溫度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響是參加反應(yīng)的各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的等壓反應(yīng)熱。討論:1.對(duì)于吸熱反應(yīng),隨溫度上升而增大,升高溫度對(duì)正向反應(yīng)有利。2.對(duì)于放熱反應(yīng),隨溫度上升而減小,升高溫度對(duì)正向反應(yīng)不利。van’tHoff
公式的微分式溫度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響是參加反應(yīng)的各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的對(duì)在T1和T2區(qū)間作定積分,得討論1.若已知反應(yīng)的和某溫度T1的,可求得任一溫度T2時(shí)的
2.若已知兩個(gè)溫度時(shí)的,便可求得若溫度區(qū)間不大,可視為常數(shù),得定積分式為:對(duì)在T1和T2區(qū)間作定積分,得討例已知下列反應(yīng):CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)ΔrHm=﹣37.9kJ·mol-1,700K時(shí)的K1
=9.018,求800K時(shí)的K2。解:K800=4.00例已知下列反應(yīng):解:K800=4.0030其它因素對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響
溫度:改變標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K
而影響平衡。1.壓力對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響
溫度一定時(shí),總壓p改變對(duì)K無影響但對(duì)Ky
有影響
其它因素:壓力、惰性氣體等:不能改變K
但對(duì)于氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)代數(shù)和B0的反應(yīng),能改變其平衡轉(zhuǎn)化率。30其它因素對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響溫度:改變標(biāo)31溫度一定,一定B(g)
=
0時(shí),p對(duì)Ky無影響,故對(duì)平衡無影響。
例:CO(g)+H2O(g)==H2(g)+CO2(g)B(g)
>
0時(shí),p,Ky
,平衡向左移動(dòng);例:C(s)+CO2(g)==2CO(g)B(g)
<
0時(shí),p,Ky
,平衡向右移動(dòng);例:N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)結(jié)論:加壓對(duì)氣體物質(zhì)的量減?。˙(g)<
0)的反應(yīng)有利,減壓對(duì)氣體物質(zhì)的量增加(B(g)>
0)的反應(yīng)有利。31溫度一定,一定B(g)=0時(shí),p對(duì)Ky322.惰性組分對(duì)平衡移動(dòng)的影響恒溫恒壓下的反應(yīng),恒定、總壓p保持不變,加入惰性氣體,將使系統(tǒng)中總的物質(zhì)的量nB變大。B(g)
0時(shí)加入惰性氣體,nB,Kn,平衡向右移動(dòng);B(g)
0時(shí)
加入惰性氣體,nB,Kn,平衡向左移動(dòng)。結(jié)論:加入惰性氣體,相當(dāng)于系統(tǒng)總壓降低,對(duì)氣體物質(zhì)的量增加(B(g)
0)的反應(yīng)有利。322.惰性組分對(duì)平衡移動(dòng)的影響恒溫恒壓下的反應(yīng),333.增加反應(yīng)物的量對(duì)平衡移動(dòng)的影響
對(duì)于有不止一種反應(yīng)物參加的反應(yīng),如:
恒溫恒容條件下增加反應(yīng)物的量和恒溫恒壓條件下增加反應(yīng)物的量,對(duì)平衡移動(dòng)的影響是不同的。
在恒溫、恒容的條件下,增加反應(yīng)物的量,無論是單獨(dú)增加一種還是同時(shí)增加兩種,都是會(huì)使平衡向右移動(dòng),對(duì)產(chǎn)物的生成有利。
如果一個(gè)反應(yīng)的兩種原料氣中,A氣體較B氣體便宜很多,而A氣體又很容易從混合氣中分離,那么為了充分利用B氣體,可使A氣體大大過量,以盡量提高B的轉(zhuǎn)化率,以提高經(jīng)濟(jì)效益。
333.增加反應(yīng)物的量對(duì)平衡移動(dòng)的影響對(duì)于有不止一種反應(yīng)物理化學(xué)電子教案—第五章物理化學(xué)電子教案—第五章研究化學(xué)平衡的目的及本章內(nèi)容目的:找出反應(yīng)體系達(dá)到平衡時(shí)溫度、壓力與各種物質(zhì)的量及濃度的關(guān)系,從而指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。本章內(nèi)容:應(yīng)用熱力學(xué)第二定律的一些結(jié)論處理化學(xué)平衡問題,同時(shí)討論平衡常數(shù)的測(cè)定以及計(jì)算方法。另外,研究溫度、壓力、惰性氣體等因素對(duì)化學(xué)平衡的影響。研究化學(xué)平衡的目的及本章內(nèi)容目的:找出反應(yīng)體系達(dá)到平衡時(shí)溫度第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度封閉體系中,當(dāng)體系內(nèi)發(fā)生了微小的變化時(shí),體系內(nèi)各物質(zhì)的量相應(yīng)地有微小的變化。若體系在變化過程中不做非體積功,則體系的吉布斯自由能變化為:若反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行,則:第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度封閉體系中,當(dāng)體系內(nèi)發(fā)生了微小的根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義,則有代入得,或根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義,則有代入得,或當(dāng)為1mol變化時(shí),體系的自由能變化為當(dāng)為微小變化時(shí),體系的自由能變化為物理意義:在等溫等壓,且保持各物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)不變的條件下,在一巨大的體系中進(jìn)行一個(gè)單位的化學(xué)反應(yīng)時(shí),體系的吉布斯自由能增量,表示為,稱為反應(yīng)的吉布斯自由能變。當(dāng)為1mol變化時(shí),體系的自由能變化為當(dāng)當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行時(shí),可用反應(yīng)的吉布斯自由能變化來判斷反應(yīng)過程進(jìn)行的方向:(1)若,即,此時(shí)反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和大于產(chǎn)物的總和,則化學(xué)反應(yīng)將自發(fā)地由左向右進(jìn)行;(2)若,即,此時(shí)反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)的總和小于產(chǎn)物的總和,則化學(xué)反應(yīng)將自發(fā)地由右向左進(jìn)行;(3)若,即,此時(shí)反應(yīng)物與產(chǎn)物的化學(xué)勢(shì)相等,反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài);正向與逆向的反應(yīng)速率相等,宏觀上體系的組成不變。此時(shí)體系的吉布斯自由能最小,體系處于最穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行時(shí),可用反應(yīng)的吉布斯(1)若化學(xué)反應(yīng)的方向與限度用 判斷,這相當(dāng)于 圖上曲線的斜率,因?yàn)槭俏⑿∽兓?,反?yīng)進(jìn)度處于0~1mol之間。反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行,趨向平衡反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行,趨向平衡反應(yīng)達(dá)到平衡化學(xué)反應(yīng)的方向與限度用 判斷,這相當(dāng)于 圖上曲化學(xué)反應(yīng)的方向與限度化學(xué)反應(yīng)的方向與限度第二節(jié)理想氣體反應(yīng)等溫式與平衡常數(shù)對(duì)于等溫等壓下的理想氣體反應(yīng):在反應(yīng)進(jìn)行1mol變化時(shí),體系的自由能變化是理想氣體任意組分B化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式:第二節(jié)理想氣體反應(yīng)等溫式與平衡常數(shù)對(duì)于等溫等壓下的理想氣體將化學(xué)勢(shì)表示式代入 的計(jì)算式,得:令:
稱為化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs
自由能變化值,只是溫度的函數(shù)。壓力商理想氣體反應(yīng)等溫式將化學(xué)勢(shì)表示式代入 的計(jì)算式,得:令:稱為化理想氣體反應(yīng)等溫方程式這就是理想氣體反應(yīng)等溫方程式。恒T、p下理想氣體反應(yīng):理想氣體反應(yīng)等溫方程式這就是理想氣體反應(yīng)等溫方程式。恒T、p則:化學(xué)反應(yīng)的等溫方程一般系統(tǒng)各組分化學(xué)勢(shì):因:定義:活度商一般化學(xué)反應(yīng)的等溫方程則:化學(xué)反應(yīng)的等溫方程一般系統(tǒng)各組分化學(xué)勢(shì):因:定義:活度商標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由平衡條件,理想氣體反應(yīng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí):定義:為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可知:等溫方程也可寫:K°=f(T),即T一定時(shí)K°為常數(shù);標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由平衡條件,理想氣體反應(yīng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí):定義:為用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷反應(yīng)方向?qū)硐霘怏w反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)向左自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)平衡用化學(xué)反應(yīng)等溫式判斷反應(yīng)方向?qū)硐霘怏w反應(yīng)向右自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)向K°的數(shù)值與計(jì)量式的寫法有關(guān)所以在給出化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式。K°的數(shù)值與計(jì)量式的寫法有關(guān)所以在給出化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí)顯然,化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系,的值也呈倍數(shù)關(guān)系,而值則呈指數(shù)的關(guān)系。顯然,化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系,相關(guān)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間的關(guān)系當(dāng)幾個(gè)不同化學(xué)反應(yīng)具有加和性時(shí),這些反應(yīng)的也具有加和關(guān)系。而K0具有乘積關(guān)系。例:1)C(s)+O2=CO2(g)2)CO(g)+0.5O2=CO2(g)CO2(g)+C(s)=2CO(g)因?yàn)椋?3)=(1)-2(2),所以于是:相關(guān)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間的關(guān)系當(dāng)幾個(gè)不同化學(xué)反應(yīng)具有加和含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)對(duì)純凝聚態(tài)物質(zhì)(純液態(tài)或純固態(tài)物質(zhì)):在常壓下BB進(jìn)入⊿rGm=BBB
,而在K
與Jp
中,并不出現(xiàn)凝聚態(tài)物質(zhì)。例如反應(yīng):C(s)+0.5O2=CO(g):
即:K
表達(dá)式中不含有凝聚態(tài)物質(zhì).含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)對(duì)純凝聚態(tài)物質(zhì)(純液態(tài)一定溫度下CaCO3(s)分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),p(CO2,g)壓力為定值一定溫度下CaCO3(s)分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),p(CO2,g)分解壓—一定溫度下分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),氣體的壓力分解溫度—分解壓為101.325kPa時(shí)的溫度對(duì)于“純凝聚相+理想氣體”系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng),其K°的表達(dá)式中,只保留各氣體的分壓含“純凝聚態(tài)物質(zhì)+理想氣體”的化學(xué)反應(yīng)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(duì)于“純凝聚相例1:700℃時(shí),反應(yīng):Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g)的K°=2.35(1)如果總壓為101.325kPa,用等物質(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101.325kPa,欲使
FeO(s)能被還原,H2(g)的分壓至少應(yīng)為多少?解:例1:700℃時(shí),反應(yīng):Fe(s)+H2O(g)=FeO(s55理想氣體反應(yīng)平衡常數(shù)的不同表示法
氣體混合物的平衡組成可用分壓pB
、濃度cB
、摩爾分?jǐn)?shù)yB或物質(zhì)的量nB等來表示,相應(yīng)地平衡常數(shù)也有不同的表示方法:22理想氣體反應(yīng)平衡常數(shù)的不同表示法氣體混合56因所以p為總壓,而nB中也包括系統(tǒng)中不參加反應(yīng)的惰性物質(zhì)23因所以p為總壓,而nB中也包括系統(tǒng)中不參加反應(yīng)的惰性物57
如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,實(shí)際上是如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,歸納起來有三種。計(jì)算
由可知,平衡常數(shù)一方面與熱力學(xué)函數(shù)相聯(lián)系,另一方面與反應(yīng)系統(tǒng)中的平衡組成相聯(lián)系。所以既可通過計(jì)算,也可通過測(cè)定平衡組成計(jì)算,進(jìn)而計(jì)算。1.及的計(jì)算(1)通過化學(xué)反應(yīng)的和來計(jì)算
式中:24如何用熱力學(xué)方法計(jì)算的問題,實(shí)際上是如何58(2)通過來計(jì)算
如前所述,如果一個(gè)反應(yīng)可由其它反應(yīng)線性組合得到,那么該反應(yīng)的也可由相應(yīng)反應(yīng)的線性組合得到。(3)通過相關(guān)反應(yīng)計(jì)算
25(2)通過來計(jì)算如前所述,如果一個(gè)反應(yīng)可由化學(xué)平衡的影響因素化學(xué)平衡在溫度,壓力,組成等條件恒定時(shí),平衡狀態(tài)不變化。若改變條件,舊平衡就被破壞,在新條件下建立起新的平衡。由于條件改變,系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)變到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程稱為平衡移動(dòng)。影響平衡移動(dòng)的主要因素有溫度、壓力、濃度及惰性氣體組分含量等化學(xué)平衡的影響因素化學(xué)平衡在溫度,壓力,組成等條件恒定時(shí),平溫度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響是參加反應(yīng)的各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的等壓反應(yīng)熱。討論:1.對(duì)于吸熱反應(yīng),隨溫度上升而增大,升高溫度對(duì)正向反應(yīng)有利。2.對(duì)于放熱反應(yīng),隨溫度上升而減小,升高溫度對(duì)正向反應(yīng)不利。van’tHoff
公式的微分式溫度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響是參加反應(yīng)的各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的對(duì)在T1和T2區(qū)間作定積分,得討論1.若已知反應(yīng)的和某溫度T1的,可求得任一溫度T2時(shí)的
2.若已知兩個(gè)溫度時(shí)的,便可求得若溫度區(qū)間不大,可視為常數(shù),得定積分式為:對(duì)在T1和T2區(qū)間作定積分,得討例已知下列反應(yīng):CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)ΔrHm=﹣37.9kJ·mol-1,700K時(shí)的K1
=9.018,求800K時(shí)的K2。解:K800=4.00例已知下列反應(yīng):解:K800=4.0063其它因素對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響
溫度:改變標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K
而影響平衡。1.壓力對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響
溫度一定時(shí),總壓p改變對(duì)K無影響但對(duì)Ky
有影響
其它因素:壓力、惰性氣體等:不能改變K
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