5.4-化學反應標準平衡常數(shù)與溫度的關系課件

§5.4

化學反應標準平衡常數(shù)與溫度的關系

通常由標準熱力學函數(shù)所求得的化學反值。若要求得其它任一溫度的

K

(T)

，就要研究溫度對K

的影響。

是25°C下的值，由它再求得的K

也是25°C下的應1精選2021版課件1.范特霍夫方程由熱力學基本方程導得吉布斯-亥姆霍茲方程：對于發(fā)生化學反應的系統(tǒng)中的每種物質，在標準狀態(tài)下有：2精選2021版課件

此式稱為范特荷夫方程式—標準平衡常數(shù)隨溫度變化的微分式。它表明溫度對標準平衡常數(shù)的影響，與反應的標準摩爾反應焓有關。因為所以有：3精選2021版課件化學平衡向生成反應物的方向移動。說明K

隨T升高而減小。若反應放熱，化學平衡向生成產(chǎn)物的方向移動。由它可看出：說明K

隨T升高而升高。若反應吸熱，4精選2021版課件由式可知，若化學反應的2.化學反應等壓方程式則為定值，而與溫度無關。（1）

為常數(shù)時得定積分式：也包括：溫度變化范圍較小，可近似認為

為定值的情況。

5精選2021版課件

若有多組(T,K?

)數(shù)據(jù)，作lnK?~1/T

圖，即可得一直線，由直線的斜率可得到，截距為C。

它的不定積分式是：6精選2021版課件用右邊按鈕可跳過以下例題解：碳酸鈣的分解反應是：

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

例5.3.1由下列25°C時的標準熱力學數(shù)據(jù)估算在100kPa外壓下CaCO3(s)的分解溫度（實驗值t=895°C）物質CaCO3(s，方解石）-1206.92-1128.7992.981.88CaO(s)-635.09-604.0339.7542.80CO2(g)-393.509-394.359213.7437.117精選2021版課件或由及由題給數(shù)據(jù)求得T1=298.15K時碳酸鈣分解反應得8精選2021版課件

碳酸鈣的分解為兩個純固相，與一個氣相參與的反應。要求至少產(chǎn)生100kPa的CO2(g)，所以平衡壓力商，K

將迅速增大。有可能使K>1。此外，因為在25°C，所以分解反應不能進行。而在25℃，所以溫度升高所以可以近似認為，所以可認為與溫度無關。將K

（T2）>1及代入(5.3.2)9精選2021版課件（實驗值t=895°C）即:即:得到:10精選2021版課件所以有：要使反應在p=100kPa的標準態(tài)下進行，即是要求與溫度無關。所以有：另一種解法是:因為，所以不但，而且都是定值，11精選2021版課件（2）

為溫度的函數(shù)時，尤其是溫度變化范圍比較大時，應當將表示為T

的函數(shù)，代入范特霍夫方程，然后積分。若則：

若參加化學反應的各物質的摩爾定壓熱容與溫度的關系均可用下式表示：

12精選2021版課件

其中I為積分常數(shù)，可由某一個溫度下的K

值代入上式后得到。得到：將此式代入并積分：13精選2021版課件用右邊按鈕可跳過以下例題例5.3.2利用下列數(shù)據(jù)將甲烷轉化反應

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的lnK

表示成溫度的函數(shù)關系式，并計算在1000K時的K

值。物質CH4(g)-74.81-50.72186.264H2O(g)-241.818-228.572188.825CO(g)-110.525-137.168197.674H2(g)00130.68414精選2021版課件CH4(g)14.1575.496-17.99H2O(g)29.1614.49-2.022CO(g)26.5377.6831-1.172H2(g)26.884.347-0.3265物質解：此氣相反應的計量系數(shù)是：

v(CH4)=-1，v(H2O)=-1,v(CO)=1，v(H2)=3。由題給25°C的標準熱力學數(shù)據(jù)，可求得：15精選2021版課件

在此順便指出，由不同的方法計算得到的結果基本相同，說明了熱力學公式是彼此一致的，并無相互矛盾之處。有一些微小的差別，是由于數(shù)據(jù)來源不同，屬于實驗誤差的范圍。又:或由及用求得：16精選2021版課件因為:(2.10.7)所以，在下式中用298.15K代入T的位置,即可得:17精選2021