反应达平衡时理想气体B的分压K课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,物理化学,第五章 化学平衡,Chemical Equilibrium,2024/11/3,物理化学第五章 化学平衡,学习要求：,重点掌握化学反应等温方程。,掌握各种反应体系标准平衡常数和其他平衡常数的表达式及相互间变换。,重点掌握温度对平衡常数的影响,Vant Hoff,方程的定积分式、不定积式。,压力、惰性气体对气相反应平衡移动的影响和组成变化的计算。,了解同时平衡计算原则及方法。,了解真实,气体反应的化学平衡。,5.1,化学反应的方向及平衡条件,5.2,理想气体反应的等温方程及标准平衡常数,5.3,平衡常数及平衡组成的计算,5.4,温度对标准平衡常数的影响,5.5,其他因素对反应,平衡移动的影响,5.6,同时反应平衡组成的计算,5.7,真实气体反应的化学平衡,第五章 化学平衡,在等温、等压、,w,=0,的条件下，,5.1,化学反应的方向及平衡条件,设某一反应系统,反应进度由,变化到,+d,即,摩尔反应,吉布斯函数,恒温恒压条件下化学反应方向判据：,定义：化学反应亲和势,化学平衡条件,:,0,反应向右进行,0,反应达平衡,0,反应向左进行,思考题,等温等压下，一个化学反应之所以能自发进行，是由于反应物的化学势的总和大于产物的化学势的总和，那么为什么反应总不能进行到底，而要达到平衡态？,对于气相反应，如,N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g),CH,3,COOH(l)+C,2,H,6,OH(l),=,CH,3,COOC,2,H,5,(l)+H,2,O(l),液相反应，如,随着反应进行，反应物的物质的量减少，产物的物质的量增加，同时反应物的化学势减少，产物的化学势增大，使得,G-,为一曲线：,G,由图可见：,随着,的增大，,G,的绝对值先逐渐减小，经过最低点后又逐渐增大。,最低点左侧，,A0,，反应自发进行；,最低点处，,A=0,，宏观上反应停止，达到平衡；,最低点右侧，,A,K,或,J,p,/K,1,逆向自发进行,J,p,K,或,J,p,/,K,1,反应自发进行,J,p,=,K,反应处于平衡,一般认为，影响反应的决定因素为,K,。,当,r,G,m,0,，平衡时反应物分压几乎为零，化学反应能进行到底；,当,r,G,m,0,时，,K,0,，平衡时产物分压几乎为零，化学反应不能发生；,当,r,G,m,与零相差不大时，,K,1,，可以通过调节,J,p,来改变化学反应的方向。,练习题,有一理想气体反应,A+B=2C,，在某一定温度下进行，按下列哪种条件可以用 直接判断反应方向和限度 （）,A,任意压力和组成；,B,总压,100kPa,，物质的量分数,xA=xB=xC=1/3,C.,总压,300kPa,，物质的量分数,xA=xB=xC=1/3,D.,总压,400kPa,，物质的量分数,xA=xB=1/4,，,xC=1/2,温度为,T,的抽空容器中，,NH,4,HCO,3,(s),发生下列分解反应,NH,4,HCO,3,(s)=NH,3,(g)+CO,2,(g)+H,2,O(g),反应平衡时，气体的总压力为,60 kPa,，则此反应的标准平衡常数为,。,0.008,3.,相关化学反应标准平衡常数之间的关系,若在同一温度下，几个不同的,化学反应具有加和性时,，这些反应的,标准摩尔反应吉布斯函数也具有加和性,。根据各反应的标准摩尔反应吉布斯函数之间的关系，即可得出相关反应标准平衡常数之间的关系。,(1)-(2),得（,3,）,例如，求 的,平衡常数,例题,P162,。,练习题,1,、在相同条件下有反应式（,1,）,A+B=2C,，（,2,）,1/2A+1/2B=C,，下列关系式正确的是,A,，,B,，,C.,，,D.,，,练习题,2,、温度,T,、压力,p,时有下列理想气体反应,反应,1,反应,2,反应,3,那么 、的关系为,（）,A.B.,C.D.,4.,有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应,对于反应,常压下，压力对凝聚态物质化学势影响可忽略，那么,（参加反应所有物质）,（只计气体）,其中,P163,例如,CaCO,3,的分解反应,5.,理想气体反应平衡常数的不同表示法,分压,浓度,摩尔分数,物质的量,只受温度影响,受温度、压力影响,1.,分压与,K,的关系,2.,浓度与,K,的关系,3.,摩尔分数与,K,的关系,4.,物质的量与,K,的关系,5.3,平衡常数及平衡组成的计算,只要能设法求得给定温度下的,r,G,m,，即可计算出该温度下的,K,。,根据 的定义式,1.,及 的计算,r,G,m,的,计算,1.,由,r,H,m,和,r,S,m,来计算,2.,由,f,G,m,来计算,3.,由已知反应通过线性组合得到,2.,标准平衡常数的实验测定,物理方法,:,直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。这种方法不干扰体系的平衡状态,。,化学方法,:,用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成。,平衡测定的条件是所测的组成必须确保是平衡时的组成。,平衡组成应有如下特点：,条件不变，平衡组成也不变；,一定温度，正向反应和逆向反应达到平衡组成时所计算出的,K,应一致。,改变原料配比，所得的,K,应相同。,3.,平衡组成的计算,平衡计算中常遇到“转化率”、“产率”的计算。,平衡转化率又称为,理论转化率,，是达到平衡后，反应物转化为产物的百分数,。,若两反应物起始的物质的量之比与其化学计量数之比相等，两反应物的转化率是相同的，反之，则不同。,P166,例题,5.4,温度对标准平衡常数的影响,通常由标准热力学函数,求出化学反应的,r,G,m,，一般是,298.15K,时的值，对应的标准平衡常数,K,也是此温度下的值。,本节将讨论,K,随温度的变化。,1.,范特霍夫方程,反应平衡常数,为温度的函数,根据吉布斯,-,亥姆霍斯方程,可知：,范特霍夫方程,(Vant Hoff equation),H,m,0,（,吸热反应,），,T,K,H,m,0,（,放热反应,），,T,K,2.,为定值时,范特霍夫方程的,积分式,根据基希霍夫方程式,对于一个化学反应，当,Cp,=0,时，为定值,定积分,不定积分,利用,ln,K,对,1/T,作图，得一直线，有直线斜率和截距可求 和,C,。,例题,3.,为温度的函数时范特霍夫方程的积分式,对于一个化学反应，当,Cp,0,时，需将 表示成 温度的函数，代入,Vant Hoff,方程求解。,根据,那么,将,Cp,代入,上式即为,K,与,T,的函数关系式。其中,I,为积分常数，可由某一温度,T,时,K,值代入求得。,例题,练习题,1,、,某一化学反应,0,，该反应的,K,随温度升高而 （）,A,增大,B,减小,C.,无法确定,2,、,反应,PCl,5,(g)=PCl,3,(g)+Cl,2,(g),在,473K,达到平衡，有,48.5%PCl,5,分解；在,573K,达到平衡，有,97%PCl,5,分解。该反应为（）,A,吸热反应,B,放热反应,C.,反应的标准摩尔焓变为零,D.,两温度下,K,值相等,练习题,3,、,在温度,T,时，某化学反应的,0,，则反应的标准平衡常数,K,（,）,1,，且随温度升高而（）。,A.,大于，变小,B.,小于，不变,C.,大于，不变,D.,小于，变大,5.5,其他因素对化学平衡的影响,K,是温度的函数，温度改变，,K,值也发生改变，从而影响化学平衡。,T,一定，,K,一定，根据化学反应等温方程：,若能改变反应中气体组分,B,的分压,p,B,，即改变,B,，也会对化学平衡产生影响。,1.,压力对化学平衡的影响,K,与压力无关，所以反应系统压力的改变不会影响标准平衡常数，但可能会改变平衡组成，使平衡发生移动。,如果,B,0,p,J,p,J,p,K,平衡向左移动,如果,B,0,p,J,p,J,p,0,则,n,B,J,p,平衡向右移动；,若,B,0,则,n,B,J,p,平衡向左移动；,若,B,=0,则,n,B,J,p,不变,平衡不移动。,举例,例题,练习题,1,、,某温度下，一密闭的刚性容器中,PCl,5,（,g,）达到分解平衡，若向其中充入,N,2,（,g,）使系统压力增大,2,倍，则,PCl,5,（,g,）（视为理想气体系统）的离解度（）,A,增大,B,减小,C.,不变,D.,视温度而定,在,恒容、恒温,下，向系统中增加反应物的量，无论是增加一种还是多种，都会使平衡向右移动，对产物的生成有利。,3.,反应物的摩尔比对平衡转化率的影响,a,A +,b,B=,y,Y+,z,Z,对于反应,如果两种原料气中，,B,气体较,A,气体便宜,而,B,气体又容易从混合气体中分离，为了充分利用,A,气体可以使,B,气体大大过量，提高,A,的转化率。,a,A +,b,B=,y,Y+,z,Z,对于反应,在,恒压、恒温,下，向系统中增加反应物的量却不一定总使平衡向右移动。,合成氨反应中氨的平衡含量 与原料气摩尔比,r,间的关系,(500,，,30.4MPa),如图，设反应物起始摩尔比为,r,，随着,r,的变化，产物的平衡含量存在一个极大值。,反应物的摩尔比,r,=,n,B,/,n,A,0,r,a,A +,b,B=,y,Y+,z,Z,对于反应,合成氨反应中氨的平衡含量 与原料气摩尔比,r,间的关系,(500,，,30.4MPa),随着,r,的变化，产物含量先增加，,当,r,=b/a,，达到极大值，随后产物含量开始减小。,