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文檔簡介

1、第五章 化學平衡Chemical Equilibria5-1 引 言Introduction 化學平衡: 系統(tǒng)中反應物和產(chǎn)物的種類和數(shù)量宏觀上不隨時間改變。 經(jīng)驗: 對一個化學平衡的系統(tǒng),將系統(tǒng)中反應物和產(chǎn)物的濃度性質以一定方式組合,是一個僅與溫度和反應系統(tǒng)本性有關的常數(shù),稱為平衡常數(shù)。 熱力學: 從理論上研究平衡時溫度、壓力與系統(tǒng)組成的關系。判斷反應的方向與限度;建立由熱性質數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)的方法。理想氣體反應定義單位影響因素,即壓力、溫度、組成對它的影響各平衡常數(shù)之間的相互關系5-2 標準平衡常數(shù)Standard Equilibrium Constant 0;未達到平衡量綱為一僅決定于反應

2、本性和溫度的不同取法也會影響 的數(shù)值1.標準平衡常數(shù)(standard equilibrium constant )2. 標準摩爾反應吉氏函數(shù)(standard molar Gibbs function of reaction)def3. 的數(shù)值與計量方程的關系(relation between the value of and stoichiometric equation)3. 的數(shù)值與計量方程的關系(relation between the value of and stoichiometric equation)5-3 氣相化學反應Gaseous Chemical Reactions1

3、.實際氣體化學反應(real-gas chemical reactions)量綱為一的值決定于反應本性和溫度以及 的選取= 01.實際氣體化學反應(real-gas chemical reactions)以逸度表示的平衡常數(shù)def只決定于反應本性和溫度,與總壓以及各物質的平衡組成無關,也不受 選取的影響1.實際氣體化學反應(real-gas chemical reactions)了解一下:為什么 Kf 不依賴于 的選???逸度因子的組合不僅決定于反應本性和溫度,還依賴于壓力和組成1.實際氣體化學反應(real-gas chemical reactions) 的 ( 450)p / MPa1.01

4、3.045.0710.130.4Kp/ 105kPa16.606.676.817.168.72=6.46105kPa1??梢娭挥挟攭毫艿蜁r, 。 1.實際氣體化學反應(real-gas chemical reactions)2.理想氣體化學反應(ideal-gas chemical reactions)2.理想氣體化學反應(ideal-gas chemical reactions)當 時,以濃度表示的平衡常數(shù)只決定于反應本性和溫度,與總壓以及各物質的平衡組成無關,也不受 選取的影響對于理想氣體:2.理想氣體化學反應(ideal-gas chemical reactions)3.平衡常數(shù)的應用

5、(applications of equilibrium constant)(1)計算理論轉化率(a )轉化率是原料中某一物質反應后轉化了的分數(shù)數(shù)量比所有物質總量,無論是否參與反應解:平衡(1-)mol3(1-)mol2mol初始1mol3mol0例1 已知反應 在400、30.4MPa時Kp=18.110-5kPa-1,原料氣中N2與H2的物質的量之比為1:3,試求N2的理論轉化率與平衡時NH3的摩爾分數(shù)。初始1mol3mol0平衡(1-)mol3(1-)mol2mol解:例1 已知反應 在400、30.4MPa時Kp=18.110-5kPa-1,原料氣中N2與H2的物質的量之比為1:3,試

6、求N2的理論轉化率與平衡時NH3的摩爾分數(shù)。例2 ,200時, =0.24010-3 kPa-1,求該溫度下壓力為3.45MPa時的 ,并計算乙烯與水蒸氣配料比為1:1(物質的量之比)時,乙烯的平衡轉化率。設混合氣各組分的逸度因子與組成無關,并已求得200,3.45MPa時純C2H4、C2H5OH、H2O的逸度系數(shù)分別為0.963、0.378、0.644。解:初始1molmol0平衡(1-)mol (1-)molmol解:初始1molmol0平衡(1-)mol (1-)molmol例2 ,200時, =0.24010-3 kPa-1,求該溫度下壓力為3.45MPa時的 ,并計算乙烯與水蒸氣配料

7、比為1:1(物質的量之比)時,乙烯的平衡轉化率。設混合氣各組分的逸度因子與組成無關,并已求得200,3.45MPa時純C2H4、C2H5OH、H2O的逸度系數(shù)分別為0.963、0.378、0.644。(2)計算總壓、配料比、惰性氣體對平衡的影響3.平衡常數(shù)的應用(applications of equilibrium constant)了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證明了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證明總壓對平衡的影響了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證明用數(shù)學歸納法證明其大于零了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證明n 惰 = 0了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證

8、明惰性氣體對平衡的影響前面的計算中,n惰為常數(shù),壓力是變量,現(xiàn)在壓力不變,而n惰是變量,x依賴n惰了解一下:壓強和惰性氣體影響反應平衡的證明例3 已知乙苯脫氫制苯乙烯反應C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2在527oC時Kp=4.750kPa,試計算乙苯的理論轉化率(1)壓力為101.325kPa;(2)總壓降為10.13kPa;(3)在原料氣中摻入水蒸氣,C6H5C2H5 與H2O的數(shù)量比為1:9,總壓仍為101.325kPa。解:初始1mol00平衡(1-)mol molmol(1)例3 已知乙苯脫氫制苯乙烯反應C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2在527oC時Kp=4.750kPa,試計算乙苯的理論轉化率(1)壓力為101.325kPa;(2)總壓降為10.13kPa;(3)在原料氣中摻入水蒸氣,C6H5C2H5 與H2O的數(shù)量比為1:9,總壓仍為101.325kPa。解:初始1mol0平衡(1-)mol molmol(2)例3 已知乙苯脫氫制苯乙烯反應C6H5C2H5=C6H5C2H3+H2在527oC時

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