05-1 化学反应等温方程课件

第五章化学平衡下一页基本要求：掌握标准平衡常数的定义；掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法；会用热力学数据计算标准平衡常数；理解温度对标准平衡常数的影响，会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数；.了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响；了解同时反应平衡下一页上一页需要解决的问题：在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？如果不能，或者能，但产物量过少，有无办法可想？在一定条件下，反应的极限产率为多少？极限产率怎样随条件变化？如何改变条件可得到更大的产率？下一页上一页解决问题的思路：化学平衡是研究化学反应方向和限度的关键.本章讨论应用热力学第二定律的平衡条件来处理化学平衡问题。将用热力学方法推导化学平衡时温度、压力、组成间的关系，并计算平衡组成。将通过热力学计算讨论温度、压力、组成等条件如何影响平衡。下一页上一页§5-1化学反应的等温方程下一页上一页1.摩尔反应的Gibbs函数变与化学反应的亲和势化学反应的Gibbs函数变:化学反应的亲和势:(恒温恒压,W’=0)下一页上一页2.化学反应的平衡条件G下一页上一页3.化学反应的等温方程理想气体反应:下一页上一页化学反应的等温方程平衡时:化学反应等温方程另一形式下一页上一页正向进行平衡正向不能进行,逆向进行恒温恒压,W’=0:下一页上一页§5-2理想气体化学反应的标准平衡常数下一页上一页1.标准平衡常数Kθ:无量纲量,T一定时为常数,其数值与计量式写法有关当反应达平衡时：(理想气体)下一页上一页下一页上一页

若参加反应的各组分不处于同一相,则属于多相化学反应，常压下压力对凝聚态的影响可忽略不计。2.有纯凝聚相参加的理想气体反应下一页上一页一定温度下CaCO3(s)分解反应达平衡时,p(CO2,g)压力为定值下一页上一页分解压—一定温度下分解反应达平衡时,气体的压力.

对于纯凝聚相与理想气体间的化学反应,其Kθ的表达式中,只保留各气体的分压分解温度—分解压为101.325kPa时的温度.下一页上一页例:700℃时,反应:Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g)的Kθ=2.35(1)如果用总压为101.325kPa的等物质的量的H2O(g)和H2(g)的混合气体处理FeO(s),能否将其还原为Fe(s)?(2)如果H2O(g)和H2(g)的混合气总压仍为101.325kPa,欲使FeO(s)不能被还原,H2O(g)的分压最小应为多少?解：(1)<Kθ下一页上一页∴不能将FeO(s)还原为Fe(s)下一页上一页3.标准摩尔反应Gibbs函数变的计算标准摩尔生成Gibbs函数变：

由标准态的稳定单质生成1mol同温、标准压力下指定相态的化合物的Gibbs函数变。下一页上一页下一页上一页∵（3）=（1）-（2）下一页上一页※在判断反应的方向与限度时，应注意ΔrGm与ΔrGmθ的区别。

一般不能用ΔrGmθ来判断过程的方向，但在ΔrGmθ的绝对值很大(通常|ΔrGmθ|＞40kJ·mol-1)时ΔrGmθ的符号基本决定了ΔrGm的符号。例：298K时Zn(s)+1/2O2=ZnO(s)ΔGθ=－318.2kJ·mol-1。

欲使此反应不能自动向右进行，Jp必须大于5.6×1055，即p(O2)<3.2×10-110kPa。下一页上一页例:已知理想气体反应A(g)+B(g)=D(g)在300K时试求:(1)400K、总压为300kPa时,D(g)的离解度；

(2)400K、200kPa下,将1molA(g)和2molB(g)混合反应达平衡时,B(g)的分压。下一页上一页2.判断系统是否已达平衡的方法:

(1)条件不变,无论时间多长,反应的各参加物浓度不变；

(2)一定温度下,由正向或逆向反应的平衡组成所算得的Kθ应一致；

(3)任意改变各物质初浓度,达平衡后所得Kθ

相同.4.标准平衡常数的测定1.测定平衡常数的方法有:(1)物理方法:一般不会影响平衡，如测折射率、电导、气体体积、光吸收等；(2)化学方法:常采用降温、移走催化剂、加入溶剂冲淡等方法中止反应。下一页上一页转化率：产率：5.平衡组成的计算转化为指定产物的某反应物占原始反应物的分数。转化掉的某反应物占原始反应物的分数。术语：下一页上一页例：

AB开始10平衡0.50.5例：

ABCABC开始100平衡0.50.30.2转化率＝0.5产率:B→0.3C→0.2转化率＝产率＝0.5下一页上一页6.理想气体反应的Kθ,Kp,Kc,Ky及Kn对于化学反应:

dD+eE=gG+rR下一页上一页下一页上一页下一页上一页注意：上述各K中只有Kθ

、Kp、KC在Ｔ一定时为常数下一页上一页例:在298.15K、P下,反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的数据如下:COH2OCO2H2

/kJ·mol-1-110.52-241.83-393.51/J·K-1·mol-1197.90188.70213.60130.60Cp.m/J