物理化学(傅献彩著)06章-化学平衡.ppt

第六章 化学平衡 (Chemical Equilibrium) 6.1 化学反应的平衡条件 6.1 化学反应的平衡条件 6.1 化学反应的平衡条件 判断化学反应的方向与限度 判断化学反应的方向与限度 判断化学反应的方向与限度 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 为什么化学反应通常不能进行到底？ 化学反应的亲和势 (Chemical Affinity) 用化学反应等温式判断反应方向 溶液中反应的平衡常数 溶液中反应的平衡常数 溶液中反应的平衡常数 平衡常数的表示式 平衡常数的表示式 平衡常数的表示式 平衡常数的表示式 平衡常数的表示式 平衡常数的表示式 平衡常数与化学方程式的关系 6.3 复相化学平衡 6.3 复相化学平衡 6.3 复相化学平衡 6.3 复相化学平衡 6.3 复相化学平衡 6.4.1 标准摩尔生成Gibbs自由能 对于任意化学反应： d D + e E + … = g G + h H + … 6.4.1 标准摩尔生成Gibbs自由能 6.4.1 标准摩尔生成Gibbs自由能 对于有离子参加的反应，规定 H+（aq, m H+ = 1 mol / kg）的摩尔生成Gibbs自由能为 Ellingham 图 Ellingham 图 6.4.3 平衡转化率及平衡组成的计算 6.4.3 平衡转化率及平衡组成的计算 6.5 各种因素对化学平衡的影响 6.5.1 温度对化学平衡的影响 6.5.1 温度对化学平衡的影响 6.5.1 温度对化学平衡的影响 6.5.1 温度对化学平衡的影响 耦合反应的用途 催化剂对平衡转化率的影响 催化剂不影响平衡转化率，它既催化正反应，也催化逆反应，缩短了到达平衡的时间。 工业生产的实际转化率 平衡转化率是理论转化率，大于工业生产的实际转化率 为了提高单位时间内的产量，在反应未达平衡之前，就停止反应，这时反应物转化为产物的物质的量与投入的反应物的物质的量之比。 在 721℃，101 325 Pa 下，使纯 H2慢慢地通过过量的 CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co (s)。流出的已达平衡气体中含 H2 2.5％（体积分数），在同一温度，若用一氧化碳还原 CoO(s)，平衡后气体中含一氧化碳 1.92％。求等摩尔的一氧化碳和水蒸气的混合物在 721℃下，通过适当催化剂进行反应，其平衡转化率为多少？ 例题4 例题5 某工厂乙苯脱氢制苯乙烯的反应条件是：反应温度为 600℃（此时的K ＝0.178）, 压力p＝100 kPa，乙苯和水蒸气的流量分别是400和600 kg?h-1，计算乙苯的平衡转化率。 1. 温度对化学平衡的影响 2. 压力对化学平衡的影响 3. 惰性气体对化学平衡的影响 这是van’t Hoff 公式的微分式 根据Gibbs-Helmholtz方程，当反应物都处于标准状态时，有 代入，得 对吸热反应 升高温度， 增加，对正向反应有利 对放热反应 升高温度， 下降，对正向反应不利 温度对化学平衡影响的本质 温度影响 和 的值 所以，温度会影响化学平衡常数的值 （1）若温度区间不大， 可视为与温度无关的常数，得定积分式为： 这公式常用来从已知一个温度下的平衡常数求出另一温度下的平衡常数。 或用来从已知两个温度下的平衡常数求出反应的标准摩尔焓变 （1）若温度区间不大， 可视为与温度无关的常数，作不定积分，得 只要已知某一温度下的 就可以求出积分常数 6.5.1 温度对化学平衡的影响 则：该温区内任意温度下的平衡常数就可以求得。 （2）若温度区间较大，则必须考虑 与温度的关系 已知： 代入van‘t Hoff 微分式，得 6.5.1 温度对化学平衡的影响 移项积分，得： 为积分常数，可从已知条件或表值求得 将平衡常数与Gibbs自由能的关系式代入，得： 这样可计算任何温度时的 6.5.1 温度对化学平衡的影响 对于低压下的气体 又因为 所以 可得 6.5.1 温度对化学平衡的影响 1. 根据反应的热效应，是放热还是吸热，决定用升温还是降温的办法，来增加产量。 van’t Hoff 公式的应用 2. 根据两个温度下反应的平衡常数值，计算反应的摩尔焓变。 3. 已知反应的摩尔焓变，从一个温度下反应的平衡常数值，求另一温度下反应的平衡常数值 6.5.