物理化学（第四版）课件：化学等温方程

1§3-3化学反应等温方程用范特荷夫等温方程来回答任意条件下反应进行的方向。设有理想气体反应：aA+bB=yY+zZ

即0=∑

为保证反应前后系统总压及各物质的分压均保持不变，从而维持化学势为定值，反应系统中各组分的量须足够大。2令：设平衡状态下各组分的分压为peq，而非平衡状态下各组分的分压为pB′,则：J

称为分压商所以：3称为范特荷夫等温方程。若J

<K

则rGm<

0正向进行

J

=K

则rGm=0

呈平衡

J

>K

则rGm>

0逆向进行重要的应用价值：在一定的温度下，K

(T)是一定的，而J

除与T有关外，还与系统总压和组成有关。因此，我们可以通过有目的的调控反应条件，人为地改变J

和K

的相对大小，使反应向规定的目的产物的方向进行。aA+bB

yY+zZaA+bB=

yY+zZaA+bB

yY+zZ4钢铁在热处理炉中可被CO2氧化：

Fe（s）+CO2（g）==FeO（s）+CO（g）已知在1103K时反应的K

=2.4,问(1)当炉气中CO和CO2的体积分数分别为0.6和0.4时,钢铁是否被氧化?(2)若向炉气中通入N2气,使CO,CO2和N2的体积分数分别为0.45,0.15和0.40,钢铁是否还能被氧化?(设系统总压为p)解:(1)p(CO)=0.60p,p(CO2)=0.40p

J

<K

则rGm<

0,

反应正向进行,钢铁将被氧化.5(2)p(CO)=0.45p,p(CO2)=0.15pJ

>K

则rGm>0,

反应逆向进行,钢铁不被氧化.J

称为分压商，其SI单位为1。6(1)可以看出,添加惰性气体,降低有害气体的用量,既可改善操作条件,减少环境污染,又保证质量,还有经济效益,何乐而不为!(2)利用等温方程可以准确预言如何控制热处理气氛,以便做到无氧化加热;(3)虽然等温方程是由理想气体反应推导出来的,但是,它可以用于任意化学反应,如纯凝聚系统的反应。在用于纯凝聚系统的反应时,J

不是用分压,而是用浓度或活度表示。7实际应用此方程解决有关平衡问题Kx,Ka,Kp等平衡常数不学。8练习1

欲用烘箱干燥Ag2O,若烘箱温度110℃,判断Ag2O能否分解。解：Ag2O分解反应Ag2O＝2Ag+1/2O2

计算Ag2O分解反应110℃下的KyKy与Jy比较.Ky>Jy要分解，Ky<Jy稳定。或者计算Ag2O分解反应110℃下的分解压分解压与空气中pO2=0.21101325Pa比较分解压<pO2稳定，分解压>pO2就要分解。9利用算出Ky(383K)=0.1558与Jy比较，可知，Ag2O不能分解。解：Ag2O分解反应Ag2O＝2Ag+1/2O2

10已算出Ky(383K)=0.1558分解压p=?解得p=2427.6Pa。空气中pO2比较:pO2=0.21101325Pa=21278.25Pa分解压<pO2,Ag2O不分解。为使Ag2O稳定，干燥时要放在真空烘箱。这句话必须考虑清楚。。。11[例3-5]银可能受到H2S(g)的腐蚀而发生下面的反应：H2S（g）+2Ag（s）=Ag2S（s）+H2（g）今在25

℃及101325

Pa下将Ag放在等体积分数的H2和H2S混合气体中，问：（1）银能否发生腐蚀生成Ag2S(s)？（2）在混合气体中H2S的分数低于多少才不至于发生腐蚀？已知25

℃时，Ag2S(s)和H2S(g)的标准摩尔Gibbs函数为-40.25和-32.90kJ

mol-1.12解:（1）298.2K时,反应的ΔrGm

=(-40.25+32.90)kJ

mol-1

=-7.35kJ

mol-1J

＜K

，所以银能被H2S(g)腐蚀生成Ag2S(s)。13（