物理化學教學課件：第5章 化學平衡1

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