物理化学(冶金上册)-第五章.ppt

Free template from 其它因素对化学平衡的的影响 温度变化 温度一定 压力对化学平衡的影响 压力对化学平衡的常数的影响是指总压对平衡的影响。 1.气体反应 理想气体或高温低压的其它， 仅是温度的函数，对反应有： 增加压力对体积变大的反应不利 增加压力对体积变小的反应有利 对平衡无影响 例：在328℃及101.325kPa，有50.2%解离，当压力增至1013.25kPa时有多少解离？ 解：解离反应为， 开始10 平衡当，，则 当，此时的解离度为 该反应的， 增大，对正反应不利，解离度减小。 惰性气体对化学平衡的影响惰性气体不参加反应，不影响平衡常数，但却唱影响平衡组成。当总压一定时，惰性气体的存在实际起了稀释作用，它和减少反应体系总压的效果相同。对于的反应，如果总压不变，增加惰性气体 ，增大，减小，温度不变， 为一常数，则项增大，平衡向右移动。 例：常压下乙苯脱氢制备苯乙烯，已知873K时，若原料中，乙苯和水蒸气的比例为1：9，求乙苯的最大转化率。若不通水蒸气，则乙苯的转化率为若干？ 解：若通入1mol乙苯和9mol水蒸气，并设乙苯转化为 反应前1009 平衡后1-xxx9 平衡后物质总量 乙苯的最大转化率为72.8%，如果不通入水蒸气，平衡后 乙苯的最大转化率为38.9%，可见，水蒸气的加入使苯的转化率从38.9%增加到72.8%。 反应物的摩尔比对平衡转化率的影响 对于气相反应： 若原料中只有反应物而无产物，令反应物的摩尔比增大； A的转化率增加； B的转化率减少产物Y,Z在混合气体中的含量最大。 * * 第五章 化学平衡 极限产率是多少 极限产率随条件的变化 什么条件得到最大的极限产率。 化学平衡：推导化学平衡时的温度、压力、组成以及它们与其它热力学函数间的定量关系，并进行化学平衡计算。 1.化学反应的特点： （1）化学反应都是体系从不平衡状态趋向平衡状态； （2）化学反应都可以向正、反两个方向进行，可是在一开始，在一定条件下总有确定的方向。 （3）大多数化学反应不能进行到底，即反应物不能全部变为产物，当反应进行到一定的限度就会达到平衡。 2.化学反应平衡的特点： （1）平衡态从宏观上看是平衡了（处于静态）,从微观上看是动态平衡，即正反应和逆反应的反应速率相等。 （2）平衡态是有条件的，如果条件改变则原有的平衡被破坏，会在新的条件下达到新的平衡 （3）平衡时反应物和产物的浓度不变，平衡浓度之间的关系由平衡常数来联系和限定，这点是化学反应平衡态的重要特点，即存在一个平衡常数。 设任意封闭体系中有一化学反应 当发生微小变化时（温度，压力，化学反应），体系内个物质的量也相应发生微小变化，若只作膨胀功，则： 等温，等压下，则： 根据反应进度的定义，可以得到： 所以 ：表示参与反应的B物质的计量系数，其符号规：表示参与反应的B物质的化学势 在5-1中，如则 （5-1),(5-2）两个公式的适用条件： （1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应； （2）反应过程中，各物质的化学势 保持不变。 公式（5-1)表示有限体系中发生微小的变化；公式(5-2)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变。今后的讨论都包含0 ≤? ≤ 1 的条件。 反应中保持 不变的条件： 1、在有限量的体系中发生微小的反应，体系中个物质量的微小变化不足引起各物质浓度的变化，因而化学势不变； 2、在一个很大体系中发生了一单位的化学反应时，体系中各物质的浓度可视为不变，因而化学势可看作不变。 3.化学反应的方向和限度： 用判断都是等效的。 反应自发地向左进行，不可能自发 向右进行 反应达到平衡 反应自发地向右进行 用 判断，这相当于 图上曲线的斜率，因为是微小变化，反应进度处于0~1 mol之间。 反应自发向右进行，趋向平衡 反应自发向左进行，趋向平衡 反应达到平衡 4.化学反应的等温方程式： 设在等温等压条件下发生一理想气体化学反应： 反应体系的吉布斯能变化为： 对理想气体，其化学势为： 将反应中各组分的化学势代入(5-2)有： 对上述反应有： 令： 则： 由于(5-4)的左边只是温度的函数，当温度一定时为一定值，由此决定方程右边对数中的值为一常数，令： 当反应达到平衡时，反应的即：被称为反应平衡常数，也叫热力学常数，为了书写方便(5-4)和 (5-5)中的“eq”常被省略。 将(5-5)代入(5-4)有： 将(5-5)代入(5-3)有： 过程自发进行 过程已达到平衡态 过程不能自发进行 反应自发向右进行 反应达到平衡态 反应自发向左进行推广到任意化学反应，只需用代替在不同情况下 有不同的含义： 理想气体 实际气体 理想溶液 非