外界因素对化学平衡影响ppt课件

1、外界要素对化学平衡的影响 第四节外界要素对化学平衡的影响 本节主要讨论温度本节主要讨论温度,压力和惰性气体对化学平衡的影响压力和惰性气体对化学平衡的影响. 一一. 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响: 假设将反响平衡常数普通地记为假设将反响平衡常数普通地记为K0,有有: rGm/T=RlnK0 在恒压下对上式微分在恒压下对上式微分: ( rGm/T)/Tp=RdlnK0/dT 由吉布斯由吉布斯-赫姆霍兹公式赫姆霍兹公式,有有: ( rGm0/T)/Tp= rHm0/T2=RdlnK0/dT dlnK0/dTp= rHm0/RT2 (1) rHm00,吸热反响吸热反响dlnK0/dT0 升

2、温对正向反响有利升温对正向反响有利; rHm00,放热反响放热反响dlnK0/dT0降低压力对正向反响有利降低压力对正向反响有利; i0 (lnK0)/p)T0降压对正向反响有利降压对正向反响有利; rVm*0增压对正向反响有利增压对正向反响有利; rVm*=0 (lnK0)/p)T=0改动压力平衡不挪动改动压力平衡不挪动. 例例: 在在298.15K,1p0下下,石墨的密度为石墨的密度为2.260g3,金刚石的密度为金刚石的密度为3.515g3,试求试求: (1) 在在298.15K,1p0下下,能否由石墨制备金刚石能否由石墨制备金刚石; (2) 在在298.15K下下,需加多大的压力石墨才

3、干变为金刚石需加多大的压力石墨才干变为金刚石? 解解: (1) 由热力学数据表查得由热力学数据表查得: fGm0(石墨石墨,298.15K)=0; fGm0(金刚石金刚石,298.15K)=2.87 kJ.mol-1. 反响反响C(石墨石墨) = C(金刚石金刚石) 在在298.15K和和1p0下下: rGm0(298.15K)=2.87-0=2.87kJ/mol0 在此条件下反响不能正向进展在此条件下反响不能正向进展,故石墨不能变成金刚石故石墨不能变成金刚石. (2) 在等温条件下有在等温条件下有: (rGm0/p)T= rVm* rGm(p) rGm(p0)= rVm*dp= rVm*(p

4、p0) 令令: rGm(p)=0,此时石墨与金刚石达平衡此时石墨与金刚石达平衡. rGm(p0)= rVm*(pp0) 代入题给条件代入题给条件: -2870=(12.011/3.515-12.011/2.26)10-6(p-1-1325) 解得解得:p=1.51109Pa 15000 atm. 假设要在假设要在298.15K条件下由石墨制备金刚石条件下由石墨制备金刚石,所施加的压力至少所施加的压力至少应大于应大于15000个大气压个大气压. 三三. 惰性气体对反响平衡的影响惰性气体对反响平衡的影响: 这儿所说的惰性气体不仅仅是零族元素这儿所说的惰性气体不仅仅是零族元素,而是体系中一切不参而是

5、体系中一切不参与化学反响的成分与化学反响的成分. 如如:对反响对反响 CO+0.5O2=CO2 , N2就是一种惰性气体就是一种惰性气体.周期表中周期表中的零族元素的零族元素,几乎是一切气相反响的惰性气体几乎是一切气相反响的惰性气体. 惰性气体的存在对反响平衡挪动的影响分两种情况惰性气体的存在对反响平衡挪动的影响分两种情况: (1) 反响体系的总压恒定反响体系的总压恒定: 当体系的总压恒定时当体系的总压恒定时,参与惰性气领会降低反响组分的压力参与惰性气领会降低反响组分的压力,这这种效应与降低反响体系的压力的效应是一样的种效应与降低反响体系的压力的效应是一样的,故可以用前面故可以用前面所引见的结

6、果对此作同样的分析所引见的结果对此作同样的分析. (2) 体系的体积恒定体系的体积恒定: 此时参与惰性气领会使体系的总压升高此时参与惰性气领会使体系的总压升高,但对但对于体系中的反响组成而言于体系中的反响组成而言,其分压之和并没有其分压之和并没有改动改动,故化学平衡不会挪动故化学平衡不会挪动. 但当反响体系为非理想气体时但当反响体系为非理想气体时,在等容条件下在等容条件下参与惰性气体有能够改动分压组分的逸度系数参与惰性气体有能够改动分压组分的逸度系数,故体系的平衡也能够会挪动故体系的平衡也能够会挪动.但在普通情况下但在普通情况下,可以不思索惰性气体的影响可以不思索惰性气体的影响. 例例: 有合

7、成氨反响有合成氨反响: N2+ 3H2= 2NH3 在在748K和和300p0下下,氮氢比按化学计量系数比进氮氢比按化学计量系数比进展混合并使之发生反响展混合并使之发生反响,可得到可得到31%的的NH3.假假设起始的混合物体积百分数分别为设起始的混合物体积百分数分别为:18%N2, 72%H2和和10%的惰性气体的惰性气体,试求试求NH3的产率的产率? 解解: 知在题给条件下知在题给条件下,反响体系的反响体系的K=0.5776. N2 + 3H2 = 2NH3 t=0:1.0 3.0 0 平衡平衡:1-x 3-3x 2xn=4-2x Kx=(2x/(4-2x)2(4-2x)/(1-x)(4-2

8、x)3/33(1-x)3 =16/27x2(2-x)2/(1-x)4 由题给由题给NH3的产率的产率: 2x/(4-2x)=0.31x=0.4733 代入代入Kx的计算式求得的计算式求得: Kx=4.0198 Kf0=KxK(p/p0)-2=4.01980.5776(300/1)-2 =2.5810-5 假设反响体系中参与假设反响体系中参与10%的惰性气体的惰性气体:N2 + 3H2 = 2NH3 惰性气体惰性气体 t=0:0.18 0.72 0 0.1 平衡平衡:0.18-x 0.72-3x 2xn=1-2x Kx=Kf0/(K(p/p0)-2)=4.02 =2x/(1-2x)2(1-2x)/(0.18-x)(1-2x)3/(0.72-3x)3 整理得方程整理得方程: x2(1-2x)2/(0.18-x)(0.24-x)3=27.13 用试差法解得用试差法解得: x=0.0984 达反响平衡时达反响平衡时,NH3的含量为的含量为0.0984/(1-2*0.0984)=0.245,即为即为24.5%.而不含惰性气体时而不含惰性气体时NH3的产率达的产率达31%,阐明当体系中含阐明当体系中含有惰性气体时使有惰性气体时使NH3的产率降低的产率降低. 在工业消费上在工业消费上,合成氨的原料气时循环运用的合成氨的原料气时循环运用的,原料气中惰性气原料气中惰