《物理化学教学课件》 物化05-04~06.pptVIP

1.化学反应的方向与限度 0 反应可以正向进行 =0 达到平衡 0 反应只能逆向进行 (a) nN2(0)=0.25mol， nH2(0) =0.75mol， nNH3(0) =0 (b) nN2(0) =0.25mol， nH2(0) =0.675mol， nNH3(0) =0.075 0 反应可以正向进行 f点 =0 达到平衡 e点 0 反应只能逆向进行 r点 系统未达平衡，反应正向进行 系统已达平衡 系统未达平衡，反应逆向进行 摩尔反应吉布斯函数 亲和势 def def 2.亲和势和摩尔反应吉布斯函数 3.化学反应的等温方程 气相化学反应 逸度比 3.化学反应的等温方程 有纯液体或纯固体参加的多相化学反应 逸度比 3.化学反应的等温方程 液态或固态混合物中的化学反应 活度比 3.化学反应的等温方程 溶液中的化学反应 活度比 化学反应的等温方程 系统未达平衡，反应正向进行 系统已达平衡 系统未达平衡，反应逆向进行 例1 在1000K时，理想气体反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的 。 设有一反应系统，各物质分压为pCO=0.500MPa, pH2O=0.200MPa, pCO2=0.300MPa, pH2=0.300MPa。(1)试计算此条件下的DrGm，并说明反应的方向；(2)已知在1200K时 ，试判断反应的方向。 解：(1) JpKp， DrGm0，反应正向进行 例1 在1000K时，理想气体反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的 。 设有一反应系统，各物质分压为pCO=0.500MPa, pH2O=0.200MPa, pCO2=0.300MPa, pH2=0.300MPa。(1)试计算此条件下的DrGm，并说明反应的方向；(2)已知在1200K时 ，试判断反应的方向。 解：(2) JpKp， 反应逆向进行 例2 合成氨厂变换炉中的催化剂在还原前为Fe2O3,，还原后成为Fe3O4 ；合成塔中的催化剂还原前也是Fe2O3， 还原后成为Fe。 还原时的温度均为500℃左右。压力前者为0.1MPa；后者为30MPa。用于还原的气体成分前者为15%H2，60%H2O（体积百分率），其余为CO,CO2,N2等；后者为70% H2 ，0.25% H2O （体积百分率），其余为N2等。还原时气体是流动的。 已知500℃时下列两个反应的标准平衡常数为：(1)3Fe2O3(s)+H2(g)=2Fe3O4(s)+H2O(g) =6.5×104 (2)Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s,a型)+4H2O(g) =2.2×10-3 试证明变换炉中的Fe2O3只可能被还原成Fe3O4 ，而不会被还原成Fe ，合成塔中的Fe2O3则能被还原为Fe 。设气体服从理想气体状态方程。 解：上述两个反应均为有纯固体参加的多相反应 在变换炉内，对反应(1)， JpKp，故Fe2O3能被还原为Fe3O4 ； 对反应(2), JpKp ，故Fe2O3不能被还原为Fe。 在合成塔内，对反应(1)， 对反应(2)， JpKp，故Fe2O3能被还原为Fe3O4 ； JpKp ，故Fe3O4能进一步被还原为Fe。 平衡组成的计算 判断反应进行的方向 影响平衡移动的因素 化学平衡研究的任务： 系统未达平衡，反应正向进行 系统已达平衡 系统未达平衡，反应逆向进行 * * * * * 5-4 凝聚相化学反应的平衡常数 = 0 1.液态或固态混合物中的化学反应 以活度表示的平衡常数 量纲为一 是仅决定于反应本性和温度的常数 量纲为一 只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关 压力不太高 以摩尔分数表示的平衡常数 量纲为一 反应物质特性，非平衡常数 决定于反应本性和温度，还依赖于平衡组成 活度因子的组合 液态或固态理想混合物中 只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关 A — 溶剂 B — 溶质，反应物或产物 压力不太高 2.溶液中的化学反应 A — 溶剂 B — 溶质，反应物或产物 量纲为一 是仅决定于反应本性和温度的常数 以活度表示的平衡常数 量纲为一 压力不太高 只决定于反应本性和温度，与压力（如果不太高）以及各物质的平衡组成无关 以浓度表示的平衡常数 活度因子的组合 决定于