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文档简介
2023/10/111三、温度对化学平衡的影响
范特霍夫等压方程●复习吉布斯-亥姆霍兹方程(Gibbs-Helmholtzequation)(P163)●范特霍夫等压方程将吉-亥方程用于标准态下的化学反应代入,有此即范特霍夫等压方程(van’tHoff’sisobaricequation)2023/10/112●讨论吸、放热反应对Kф的定性影响
吸热反应,
rHmф>0,>0,Kф随温度升高而增大:升温利于正反应(吸热反应)
放热反应,
rHmф<0,<0,Kф随温度升高而减小:升温不利于正反应(放热反应)即:升高温度使平衡向吸热反应方向移动,降低温度使平衡向放热反应方向移动。且lnKф对T的变化率与正比,相同温度,,温度对Kф
影响大吸、放热反应对Kф的定量关系式将上式分离变量,积分2023/10/113
△rHmФ
可视为常数时定积分得意义:5个变量中知任意4个,余一个可求(多求K2Ф或△rHmФ
)不定积分
I:不定积分常数,可由某温度T下已知的和求得意义:作图法求反应焓变2023/10/114
△rHmФ
不能视为常数时(温度变化范围大,或需精确计算)须考虑与T的关系:代入基尔霍夫方程式(P118,式5.62)的关系积分,得=代入
得不定积分,得
式中,意义:求任意温度下的平衡常数2023/10/115
四、催化剂与化学平衡●概况催化剂能改变反应速率,但无法改变反应的始、终态。故不论使用催化剂与否,反应的标准吉布斯函数变相等●结论催化剂不会影响化学平衡状态●吕·查德里原理平衡移动原理(1884,吕·查德里(Le.Chatelier)当系统达到平衡后,若改变平衡状态任一条件(如浓度、压力、温度),平衡就向着能减弱(或抵消)其改变的方向移动2023/10/116第三节有关平衡常数的计算●计算原则由知,计算,即计算一、平衡常数的间接计算(一)根据已知反应的平衡常数计算相关未知反应的平衡常数●多重平衡规则
当几个反应式相加(或相减)得到另一反应式时,其平衡常数等于几个反应平衡常数的乘积(或商)●原因
G之间为加减关系●应用用已知反应的平衡常数,求得其他反应的平衡常数2023/10/117(1)(2)(3)因反应(1)+反应(2)=反应(3),所以又例2023/10/118(二)根据反应的△rGфm计算平衡常数●原理
任意温度T时△rGθm的计算
近似计算(P140,式6.66)2023/10/119例7.1计算下述反应在573.15K时的Kф,已知下列数据
物质-110.520-200.70197.56130.57239.729.1228.8243.892023/10/1110
解:[解题思路]:要计算573.15K时的Kф,需求出反应的
rGmф(573.15K)
计算反应的
计算298.15K时的2023/10/1111
计算573.15K时的2023/10/1112补充:(三)利用范特霍夫等压方程计算●原理当△rHmФ
可视为常数时2023/10/1113例:已知下列反应解:反应可由上两方程式相减获得由可知,本反应△rHmФ>0,反应吸热2023/10/1114二、平衡组成的计算(直接计算平衡常数的方法)●平衡转化率
反应达平衡后,某反应物转化为生成物的百分数例7.2密闭容器内装入CO和水蒸气,在973K下使两种气体进行下列反应:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
若开始时两气体的分压均为8080kPa,达平衡时已知有50%的CO转化为CO2。(1)计算9723K下的Kф。(2)在原平衡系统中通入水蒸气,使水蒸气的分压在瞬间达到8080kPa,通过计算判断平衡移动的方向。(3)欲使上述水煤气变换反应有90%CO转化为CO2,问水煤气变换原料比应为多少?2023/10/1115解:(1)起始分压/kPa8080808000分压变化/kPa-8080
50%-8080
50%8080
50%8080
50%平衡分压/kPa4040404040404040(2)由于,可判断平衡向正反应方向移动2023/10/1116(3)欲使CO的转化率达到90%,设起始=xkPa,
=ykPa
CO(g)
+
H2O(g)=CO2(g)
+
H2(g)起始分压/kPax
y00平衡分压/kPax-0.90x
y-0.90x
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