研究生入学考试北科物理化学考研PPT学习教案

1、会计学1研究生入学考试北科物理化学考研研究生入学考试北科物理化学考研)()(2 422gONgNO有些化学反应（远离完全反应有些化学反应（远离完全反应）第1页/共31页colorlessbrown dark )()(2 422gONgNO1000第2页/共31页)()()()(222gHgCOgOHgCO各物质浓度变化各物质浓度变化0G第3页/共31页反应速率的变化反应速率的变化)()()()(222gHgCOgOHgCO第4页/共31页发展历程发展历程第5页/共31页为什么化学平衡是个重要概念？为什么化学平衡是个重要概念？第6页/共31页The reaction to synthesize

2、ammonia was developed in Germany in 1909 by Fritz Haber. He was later awarded a Nobel Prize for his work and the process was named after him. world annual production 140 million tonnesgas mixture75% hydrogen, 25% nitrogenpressure150 atmospherestemperature650 - 720 Kcatalystironconversion up to 98% (

3、15% per pass)232223100 . 6,773HNNHK)(2)(3)(322gNHgHgN第7页/共31页第8页/共31页5.1 标准平衡常数标准平衡常数p 标准平衡常数的定义标准平衡常数的定义p 标准平衡常数的性质标准平衡常数的性质第9页/共31页标准平衡常数标准平衡常数任一多元系统任一多元系统BBBdnVdpSdTdG定温定压定温定压下下BBBdndG设任意反应设任意反应gGfFeEdDBBBddGBBBPTvG,回顾回顾第10页/共31页讨论讨论, 0,PTGBBBPTmrvGG,1）, 0d, 0dG不能自发向右进行。不能自发向右进行。, 0,PTG2）, 0d, 0d

4、G能自发向右进行。能自发向右进行。, 0,PTG3）, 0d, 0dG反应达到平衡反应达到平衡。标准平衡常数标准平衡常数第11页/共31页标准平衡常数标准平衡常数定义定义)exp(RTKBBB量纲为一；量纲为一；性质性质：决定于反应本性和温度；决定于反应本性和温度；)exp(RTGKmr或或标准状态下组标准状态下组分分B化学势化学势标准摩尔反应标准摩尔反应Gibbs函数函数2lnRTHdTKdmr2)(THTTGmrpmr说明什么？说明什么？第12页/共31页对平衡的进一步理解对平衡的进一步理解标准平衡常数标准平衡常数平衡常数越大说明平平衡常数越大说明平衡系统中含产物的量衡系统中含产物的量越多

5、；越多；但是平衡常数的大小但是平衡常数的大小与达到平衡所需的时与达到平衡所需的时间无联系。间无联系。)()(gCl(s) aqClaqAgA)25(107 . 110CKo)(2)()(2322gSOgOgSO)27(10424CKo第13页/共31页思考题思考题反应物化学势高于产物化学势，反反应物化学势高于产物化学势，反附近呢？附近呢？, 0,PTG应能自发进行。为什么有些反应常常会停留在平衡态应能自发进行。为什么有些反应常常会停留在平衡态标准平衡常数标准平衡常数第14页/共31页起始时起始时1molD+E2F1mol0mol反应时反应时DnDn)1 (2Dn考察气相反应考察气相反应讨论：讨

6、论：总摩尔数总摩尔数2mol2mol标准平衡常数标准平衡常数可变，反应物产物都混合，则可变，反应物产物都混合，则FDEDDDnnnG)1 (20DnG由由可求出平衡点的位置可求出平衡点的位置第15页/共31页RRP)0 ,2(F) 1 ,(EDG21ln2RTE(1) 都没有混合都没有混合(2) 产物产物 没有混合没有混合(3) 都混合都混合Dn10反应自由能反应自由能G的变化图的变化图第16页/共31页5.2 气相化学反应的平衡常数气相化学反应的平衡常数p 理想气体化学反应理想气体化学反应p 实际气体化学反应实际气体化学反应第17页/共31页气相化学反应气相化学反应gGfFeEdDmrG D

7、pEpFpGpgGfF eqDpeqEpeqFpeqGpeEdD0eqrG某一指定状态下某一指定状态下平衡状态下平衡状态下第18页/共31页 eeqEdeqDgeqGfeqFeeqEdeqDgeqGfeqFPpypypypyppppK 注意：注意：该平衡常数有量纲。该平衡常数有量纲。用分压表示的平衡常数用分压表示的平衡常数对于理想气体：对于理想气体：第19页/共31页 eeqEdeqDgeqGfeqFcccccK 注意：注意：该平衡常数有量纲。该平衡常数有量纲。用浓度表示的平衡常数用浓度表示的平衡常数对于理想气体：对于理想气体：BBRTKKcp)(RTcnnVnRTpypBBBB第20页/共3

8、1页 BBppypypypyppyppyppyppyppppppppKeeqEdeqDgeqGfeqFeeqEdeqDgeqGfeqFeeqEdeqDgeqGfeqF)(/ /注意：注意：该平衡常数量纲为一。该平衡常数量纲为一。标准平衡常数标准平衡常数对于理想气体：对于理想气体：BBpKKp)(第21页/共31页1 0 01-0.05 0.05 0.025 =1.025例题：例题：在在475K、101.3kPa时，时，NO2离解离解5%: 2NO2=2NO+O2。求此温度下。求此温度下Kp, Kc?2222ONONO)(84. 6101300025. 195. 0025. 1025. 0025

9、. 105. 0212PaKP)/(1080. 1)(6lmolRTKRTKKppcBB第22页/共31页气体反应的标准气体反应的标准Gibbs函数函数BBBmrTvG)(KRTGmrln)exp(RTGKmr标准标准Gibbs函数、标准平衡常数与计量方程有关函数、标准平衡常数与计量方程有关。第23页/共31页气体反应平衡常数举例气体反应平衡常数举例第24页/共31页用用逸度表示的逸度表示的平衡常数（了解）平衡常数（了解）在压力较大时，采取逸度表示的平衡常数。在压力较大时，采取逸度表示的平衡常数。 eeqEdeqDgeqGfeqFfffffK第25页/共31页计算理论转化率计算理论转化率平衡常

10、数的应用平衡常数的应用 eeqEdeqDgeqGfeqFnnnnnK BBBeqBeeqEdeqDgeqGfeqFeeqEdeqDgeqGfeqFPnpnnnnpypypypyK数量比数量比第26页/共31页下列反应，计算理论转化率下列反应，计算理论转化率例题例题 12/32/1)24(3312pKp2-4n 2 )1 ( 3 10 3 12321322总NHHN平衡时平衡时起始起始第27页/共31页总压（惰性气体）对平衡的影响总压（惰性气体）对平衡的影响例题例题 BBBeqBeeqEdeqDgeqGfeqFeeqEdeqDgeqGfeqFPnpnnnnpypypypyK0BB当当时，时，p增大，产物数量减少增大，产物数量减少0BB当当时，时，p增大，产物数量增加增大，产物数量增加计算理论转化率计算理论转化率第28页/共31页总压（惰性气体）对平衡的影响总压（惰性气体）对平衡的影响(教材教材p220)例题例题232565256HHCHCHCHC1BBP减少，产物数量增大减少，产物数量增大(1) p=101.325 kPa(2) p=10.1325 kPa(3) 原料中加入水蒸气原料中加入水蒸气(1:9)，p=101.325 kPa