物理化學(xué)化學(xué)平衡syj市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第五章 化學(xué)平衡第1頁第1頁第2頁第2頁第五章 化學(xué)平衡第3頁第3頁1. 反應(yīng)摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm各物質(zhì)改變量必須滿足：依據(jù)反應(yīng)進(jìn)度定義，能夠得到：恒T，p且W = 0時(shí)，一化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度為d 時(shí)，有 a A + b B yY + z Z化學(xué)勢： A B Y Z微小反應(yīng): dnA dnB dnY dnZ 5.1化學(xué)反應(yīng)方向及平衡條件 第4頁第4頁熱力學(xué)基本方程等溫、等壓條件下恒T，p且W = 0時(shí)，一化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度為d 時(shí)，有 a A + b B yY + z Z化學(xué)勢： A B Y Z微小反應(yīng): dnA dnB dnY dnZ dG = YdnY + ZdnZ AdnA BdnB = Yyd

2、+ Zzd Aad Bbd = ( yY + zZ aA bB )d 通式： dG = BBd第5頁第5頁上式在恒T，p下兩邊同時(shí)除以d，有一定溫度、壓力和構(gòu)成條件下，反應(yīng)進(jìn)行了d 微量進(jìn)度折合成1mol進(jìn)度時(shí)所引起 系統(tǒng)吉布斯函數(shù)改變；或者說是反應(yīng)系統(tǒng)為無限大量時(shí)進(jìn)行了1 mol 進(jìn)度化學(xué)反應(yīng)時(shí)所引起系統(tǒng)吉布斯函數(shù)改變，簡稱為摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)，通常以rGm 表示。第6頁第6頁化學(xué)反應(yīng)方向與程度用 判斷都是等效。反應(yīng)自發(fā)地向右進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)地向左進(jìn)行，不也許自發(fā)向右進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡系統(tǒng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物種類和數(shù)量宏觀上不隨時(shí)間而改變2. 化學(xué)反應(yīng)平衡條件第7頁第7頁用 判斷，這相稱于 圖上曲線斜率

3、，由于是微小改變，反應(yīng)進(jìn)度處于01 mol之間。反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)達(dá)到平衡化學(xué)反應(yīng)方向與程度第8頁第8頁為何化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？ 嚴(yán)格講，反應(yīng)物與產(chǎn)物處于同一體系反應(yīng)都是可逆，不能進(jìn)行到底。 只有逆反應(yīng)與正反應(yīng)相比小到能夠忽略不計(jì)反應(yīng)，能夠粗略地認(rèn)為能夠進(jìn)行到底。這主要是由于存在混合吉布斯函數(shù)變緣故。 第9頁第9頁為何化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？ 將反應(yīng)為例，在反應(yīng)過程中吉布斯函數(shù)隨反應(yīng)過程改變?nèi)鐖D所表示。R點(diǎn)，D和E未混合時(shí)吉布斯自由能之和；P點(diǎn)，D和E混合后吉布斯自由能之和；T點(diǎn)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，所有物質(zhì)吉布斯自由能之總和，包括混合吉布斯自由能；S點(diǎn)

4、，純產(chǎn)物F吉布斯自由能。第10頁第10頁為何化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？ 若要使反應(yīng)進(jìn)行到底，須在vant Hoff 平衡箱中進(jìn)行，預(yù)防反應(yīng)物之間或反應(yīng)物與產(chǎn)物之間任何形式混合，才干夠使反應(yīng)從R點(diǎn)直接到達(dá)S點(diǎn)。第11頁第11頁1.等溫方程式 rGm會(huì)隨反應(yīng)進(jìn)度而改變，也隨系統(tǒng)構(gòu)成改變而改變。對抱負(fù)氣體反應(yīng)系統(tǒng)， rGm則可隨氣體分壓PB改變而改變 對于抱負(fù)氣體，組分B化學(xué)勢為：5.2抱負(fù)氣體反應(yīng)等溫方程及原則平衡常數(shù) 第12頁第12頁將其代入得化學(xué)反應(yīng) aAdB yYzZ第13頁第13頁 是氣體組分B原則態(tài)化學(xué)勢 就代表各反應(yīng)組分都處于原則狀態(tài)(T、P純態(tài))時(shí)摩爾反應(yīng)吉布斯自由能變 定義為：原則

5、摩爾反應(yīng)吉布斯自由能變 化學(xué)反應(yīng) aAdB yYzZ第14頁第14頁反應(yīng)物系數(shù)B為負(fù)，故表現(xiàn)出商形式， 稱為壓力商，以JP 表示 對一個(gè)抱負(fù)氣體化學(xué)反應(yīng) aAdB yYzZ 第15頁第15頁這就是化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。 稱為“壓力商”，能夠通過各物質(zhì)壓力(或逸度) 求算。 值也能夠通過各種辦法計(jì)算，從而可得 值。等溫方程反應(yīng)了在恒溫下反應(yīng)體系構(gòu)成（壓力）對反應(yīng)吉布斯函數(shù)變影響第16頁第16頁2. 抱負(fù)氣體反應(yīng)原則平衡常數(shù)（1）原則平衡常數(shù)由化學(xué)反應(yīng)平衡條件，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)：平衡時(shí)壓力商。稱為原則平衡常數(shù)，代入上式可有定義（在不引起混淆時(shí)，可將peq上標(biāo)去掉，簡寫為p）第17頁第17頁（2） 化學(xué)反

6、應(yīng)進(jìn)行方向判斷由可有因此：Jp K 時(shí)， rG m 0，反應(yīng)自發(fā)正向進(jìn)行Jp K 時(shí)， rG m = 0，反應(yīng)達(dá)到平衡Jp K 時(shí)， rG m 0，反應(yīng)自發(fā)逆向進(jìn)行Jp可調(diào)整：p產(chǎn)物p反應(yīng)物Jp只要使Jp K ，則反應(yīng)可自發(fā)正向進(jìn)行。 第18頁第18頁下標(biāo) m 表示反應(yīng)進(jìn)度為 1 mol 時(shí)原則Gibbs函數(shù)改變值。 顯然，化學(xué)反應(yīng)方程中計(jì)量系數(shù)呈倍數(shù)關(guān)系， 值也呈倍數(shù)關(guān)系，而 值則呈指數(shù)關(guān)系。3.平衡常數(shù)與化學(xué)方程式關(guān)系比如：（1）（2）第19頁第19頁(2)(1)2 第20頁第20頁當(dāng)幾種化學(xué)反應(yīng)之間有線性加和關(guān)系時(shí)稱它們?yōu)橄嚓P(guān)反應(yīng)。 比如下列三個(gè)反應(yīng)：(1)(2)(3)由于反應(yīng)(3) =

7、 反應(yīng)(1)2反應(yīng)(2) 因此可得第21頁第21頁若一個(gè)反應(yīng)方程式等于另兩個(gè)反應(yīng)方程式相加 (3)(1)+(2)，則 若一個(gè)反應(yīng)方程式等于另兩個(gè)反應(yīng)方程式相減 (3)(1)(2)，則 第22頁第22頁 對K 理解：A) 無量綱，僅僅是溫度函數(shù)B)K 大小與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式書寫相關(guān)C) K表示反應(yīng)所能達(dá)到最大程度， K越大，則反應(yīng)進(jìn)行程度越大 第23頁第23頁4. 有純凝聚態(tài)物質(zhì)參與抱負(fù)氣體化學(xué)反應(yīng) aA(g) + bB(l) yY(g) + zZ(s)比如：常壓下，壓力對凝聚態(tài)化學(xué)勢影響可忽略不計(jì)，可認(rèn)為（cd表示凝聚態(tài)） (注意： 中包括了所有物質(zhì) ，Jp(g) 中只包括了氣體分壓）第24頁第

8、24頁平衡時(shí)rGm = 0，有由此可知：中包括了所有物質(zhì) ；Jp中只包括了氣體實(shí)際分壓。中只包括了氣體平衡分壓；第25頁第25頁例:碳酸鈣分解反應(yīng) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)為CO2平衡壓力，也稱為CaCO3 (s)分解壓力 溫度一定期，平衡時(shí) 一定，與CaCO3(s) 量無關(guān)時(shí)溫度，稱為CO2分解溫度可用分解壓力大小來衡量固體化合物穩(wěn)定性：分解壓力大，穩(wěn)定性小，容易分解；分解壓力小，穩(wěn)定性大，不易分解。例：600K 時(shí) CaCO3分解壓力：45.310-3 Pa， MgCO3分解壓力：28.4 Pa ， 因此CaCO3比MgCO3穩(wěn)定。第26頁第26頁5. 理想氣體反應(yīng)

9、平衡常數(shù)不同表示法 氣體混合物平衡組成可用分壓pB 、濃度cB 、摩爾分?jǐn)?shù)yB或物質(zhì)量nB等來表示，對應(yīng)地，平衡常數(shù)也有不同表示方法：統(tǒng)稱為經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù) K是從熱力學(xué)函數(shù)導(dǎo)出無量綱量， KP等經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)是從試驗(yàn)得出。 第27頁第27頁比如氣體反應(yīng) aAbB gGhH 第28頁第28頁(1) 用壓力表示經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)當(dāng) 時(shí)， 單位為1。第29頁第29頁2用物質(zhì)量濃度表示平衡常數(shù)第30頁第30頁3.用摩爾分?jǐn)?shù)表示平衡常數(shù)第31頁第31頁 （4）用物質(zhì)量表示平衡常數(shù) Kn第32頁第32頁1） ，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變時(shí) 2) KP 、KC有單位，僅是溫度函數(shù)，與系統(tǒng)總壓無關(guān) 3) Ky、Kn中包括總

10、壓力 P，因此Ky、Kn要隨反應(yīng)系統(tǒng) 總壓改變，也要隨溫度T而改變 4) 只能應(yīng)用于平衡常數(shù)表示式只含氣相組分情況 第33頁第33頁5）只有 K 可用下式計(jì)算：第34頁第34頁第35頁第35頁 如何用熱力學(xué)辦法計(jì)算 問題，事實(shí)上是如何用熱力學(xué)辦法計(jì)算 問題， 歸納起來有三種。5.3平衡常數(shù)及平衡構(gòu)成計(jì)算 由可知，平衡常數(shù)一方面與熱力學(xué)函數(shù)相聯(lián)系，另一方面與反應(yīng)系統(tǒng)中平衡構(gòu)成相聯(lián)系。因此既可通過 計(jì)算，也可通過測定平衡構(gòu)成計(jì)算 ，進(jìn)而計(jì)算。1. 及 計(jì)算（1）通過化學(xué)反應(yīng) 和 來計(jì)算 式中：第36頁第36頁（2）通過 來計(jì)算 如前所述，假如一個(gè)反應(yīng)可由其它反應(yīng)線性組合得到，那么該反應(yīng) 也可由相應(yīng)

11、反應(yīng) 線性組合得到。（3）通過相關(guān)反應(yīng)計(jì)算 2. 試驗(yàn)測定及平衡構(gòu)成計(jì)算 通過測定平衡時(shí)各組分濃度來計(jì)算 。 物理法：測定平衡反應(yīng)系統(tǒng)某一物理量，如壓力、氣體體積、折射率、電導(dǎo)、光吸取等來計(jì)算平衡構(gòu)成，普通不會(huì)影響平衡。 化學(xué)法：比如通過化學(xué)滴定來測定平衡構(gòu)成，普通需用降溫、移走催化劑、加入溶劑沖淡等辦法中斷反應(yīng)。第37頁第37頁無副反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)率 = 轉(zhuǎn)化率有副反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)率 轉(zhuǎn)化率慣用術(shù)語：對于反應(yīng)：以反應(yīng)物A為例：第38頁第38頁 例5.3.1： NO2氣體溶于水可生成硝酸。但NO2氣體也很容易發(fā)生雙聚，生成N2O4，N2O4也可解離，生成NO2，兩者之間存在下列平衡：已知25 下熱力學(xué)數(shù)據(jù)

12、下列表所表示 304.299.16N2O4240.0633.18NO2物質(zhì)現(xiàn)設(shè)在25 下，恒壓反應(yīng)開始時(shí)只有N2O4，分別求100 kPa下和50 kPa下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2O4解離度 1和2，以及NO2摩爾分?jǐn)?shù)y1和y2。 解：首先依據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)平衡常數(shù)： 第39頁第39頁依據(jù)反應(yīng)式進(jìn)行物料衡算，設(shè)N2O4起始量為1mol， 開始時(shí)n/mol 1 0 平衡時(shí)n/mol 1 2 =1+ 2 =1+ 第40頁第40頁當(dāng) p1 = 100 kPa時(shí)，解得 1 = 0.1874， 當(dāng) p2 = 50 kPa時(shí)，解得 2 = 0.2605， 此題還能夠用另一個(gè)辦法進(jìn)行平衡構(gòu)成計(jì)算： 因平衡時(shí)

13、總壓 代入，得可得解此一元二次方程可得p1 = 100 kPa時(shí)，= 0.3156， y1 = 0.3156 第41頁第41頁 p2 = 50 kPa時(shí)，= 0.2066， y2 = 0.4133 利用 ， 解得 1 = 0.1874， 2 = 0.2605 由該題可知：降低壓力有利于體積增加反應(yīng)，故 變大，這與平衡移動(dòng)原理是一致；對于與平衡組成之間計(jì)算，有各種方法可采取，普通盡也許采取比較簡樸方法。對于恒壓反應(yīng)，多數(shù)情況下采取第一個(gè)方法、即通過nB改變進(jìn)行物料衡算較簡樸；第二種方法即用壓力進(jìn)行物料衡算，對于像該題這么只有兩種氣體反應(yīng)也比較簡樸，但對于有三種以上氣體反應(yīng)，計(jì)算較繁瑣（見教材中例

14、5.3.2）。第42頁第42頁 例5.3.2：在體積為2 dm3 恒容密閉容器中，于25 下通入氣體A，使 p1= 53.33 kPa，此溫度下A不發(fā)生反應(yīng)，容器內(nèi)無其它氣體?，F(xiàn)將系統(tǒng)加熱至 300 C，A發(fā)生分解反應(yīng)（1）平衡時(shí)，測得總壓 p =186.7 kPa，求和各為多少？（2）在300 下向上述容器中又加入0.02 molY(g)，求原通入A 為多少？ 解：（1）因系統(tǒng)恒容，在300 若A不分解，此時(shí)系統(tǒng)初始?jí)毫檫M(jìn)行物料衡算： 開始時(shí)0 0平衡時(shí)總壓第43頁第43頁依據(jù)平衡時(shí)總壓和A起始?jí)毫?，可算得平衡時(shí) （2）向上述容器中又加入0.02 molY(g)，可將其考慮為Y初始?jí)毫?依

15、據(jù)新初始?jí)毫?，重新進(jìn)行物料衡算： 開始時(shí)pB/kPa102.5 47.65 0 平衡時(shí)pB/kPa102.5(1) 47.65+102.6 102.5 第44頁第44頁解得 = 0.756 由該題可知，對于恒容反應(yīng)，由于各組分分壓pB改變直接反應(yīng)了各組分物質(zhì)量改變，故利用分壓及其與總壓之間關(guān)系進(jìn)行物料衡算，進(jìn)而用分壓來計(jì)算，解題環(huán)節(jié)較簡樸。 第45頁第45頁5.4溫度對原則平衡常數(shù)影響 通常由原則熱力學(xué)數(shù)據(jù)可得進(jìn)而得問題：其它溫度下如何求？1. 范特霍夫方程 第三章曾導(dǎo)出吉布斯-亥姆霍茲方程將 代入上式，可得第46頁第46頁由該式可知： 0 時(shí)，吸熱反應(yīng)，T，K ，升溫對正反應(yīng)有利； 0， 1

16、，CaCO3分解反應(yīng)不能正向進(jìn)行；而當(dāng)溫度上升到837 時(shí)， = 1.01325，這時(shí)= RTlnK = 91.84 Jmol 1 0，反應(yīng)可正向進(jìn)行。第49頁第49頁例：在 1120 下用 H2 還原 FeO(s)，平衡時(shí)混合氣體中 H2 摩爾分?jǐn)?shù)為0.54。求FeO(s)分解壓力已知同溫度下 2 H2O(g) 2H2(g) + O2(g) K=3.410-13 分析：FeO (s) 分解反應(yīng)FeO(s) Fe(s) +1/2 O2(g)【1120 下用 H2 還原 FeO(s)，平衡時(shí)混合氣體中 H2 摩爾分?jǐn)?shù)為0.54】有何意義？FeO(s) + H2(g) Fe(s) + H2O(g)

17、三個(gè)反應(yīng)有何關(guān)聯(lián)？第50頁第50頁2 H2O(g) 2H2(g) + O2(g) FeO(s) Fe(s) +1/2 O2(g) FeO(s) + H2(g) Fe(s) + H2O(g) 0.5 + = 例：在 1120 下用 H2 還原 FeO(s)，平衡時(shí)混合氣體中 H2 摩爾分?jǐn)?shù)為0.54。求FeO(s)分解壓力。第51頁第51頁3. 隨溫度改變時(shí) 計(jì)算 當(dāng) 時(shí)， 不為常數(shù)，或當(dāng)T 改變較大時(shí)， 也不能當(dāng)作常數(shù)處理。依據(jù)積分得（見第二章）代入范特霍夫微分式，積分第52頁第52頁第53頁第53頁5.5其它原因?qū)Ρж?fù)氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)影響 溫度：改變原則平衡常數(shù)K 而影響平衡。1. 壓力對抱

18、負(fù)氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)影響 溫度一定期，總壓 p改變對K 無影響但對Ky 有影響 其它原因： 壓力、惰性氣體等: 不能改變K 但對于氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)代數(shù)和B 0反應(yīng)，能改變 其平衡轉(zhuǎn)化率。第54頁第54頁溫度一定， 一定結(jié)論：加壓對氣體分子數(shù)減小反應(yīng)（B (g) 0）有利。B (g) 0時(shí)，p， Ky ，平衡向左移動(dòng)；例：C(s) + CO2(g) 2CO(g)第55頁第55頁為何利用Ky 改變能夠判斷壓力對反應(yīng)平衡移動(dòng)影響？ 依據(jù)代入可得： 對于一個(gè)已處于平衡反應(yīng)，假如加壓會(huì)使Ky減小，則瞬間Jy將不小于Ky ，使rGm0，因此平衡將向左移動(dòng)。同理可分析壓力使Ky 改變時(shí)其它情況。 第56頁第56

19、頁第57頁第57頁(2)同理解得第58頁第58頁例：在某溫度及原則壓力下，N2O4有50.2%分解成NO2,問若壓力擴(kuò)大10倍，則N2O4分解百分?jǐn)?shù)為多少？ 解： N2O4 2 NO2 1 2溫度不變，K 不變第59頁第59頁例：已知1000K時(shí)，水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)C(s) +H2O(g) H2(g) +CO(g) 在101.325KPa下，平衡轉(zhuǎn)化率0.844 ；1）求1000K時(shí)K ；2）P200KPa時(shí)轉(zhuǎn)化率 解：恒壓反應(yīng)系統(tǒng)涉及 計(jì)算，普通采用 Kn 進(jìn)行計(jì)算處理C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) 設(shè)H2O(g) 起始量 n H2O(g) = 1 mol 反應(yīng)前 平衡時(shí)

20、 第60頁第60頁例：已知1000K時(shí)，水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)C(s) +H2O(g) H2(g) +CO(g) 在101.325KPa下，平衡轉(zhuǎn)化率0.844 ；1）求1000K時(shí)K ；2）P200KPa時(shí)轉(zhuǎn)化率 解：C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) 反應(yīng)前 平衡時(shí) 2) P=200KPa 時(shí) 0.832 第61頁第61頁第62頁第62頁2. 惰性組分對平衡移動(dòng)影響恒溫恒壓下反應(yīng)， 恒定、總壓p保持不變，加入惰性氣體，將使系統(tǒng)中總物質(zhì)量nB變大 。B(g) 0 時(shí) 加入惰性氣體， nB， Kn ，平衡向右移動(dòng)；B(g) 0 時(shí) 加入惰性氣體， nB ， Kn，平衡向左移動(dòng)。結(jié)論

21、：加入惰性氣體，相稱于系統(tǒng)總壓減少，對氣體分子數(shù)增長反應(yīng)（B(g) 0）有利。第63頁第63頁(2) CH4(g) C(s) + 2H2(g) 開始時(shí)n/mol 1 0 平衡時(shí)n/mol 1 2 nB =1+ ， B =1 例5.5.1 甲烷在500oC分解： CH4(g) C(s) + 2H2(g) = 5.56 kJmol-1求： (1) =？ (2) p=101.325 kPa 和 50.663 kPa，不含惰性氣體時(shí)，CH4 =？ (3) p= 101.325 kPa ，含50%惰性氣體時(shí)，CH4 =？解：(1)第64頁第64頁p=101.325 kPa時(shí)， = 0.307p= 50.

22、663 kPa時(shí)， = 0.415p，有助于CH4分解p =101.325 kPa時(shí)， = 0.391加入惰性氣體，相稱于p，有助于氣體分子數(shù)增長反應(yīng)。注意：對于恒容反應(yīng)，加入惰性氣體后，不會(huì)改變系統(tǒng)中各組分分壓，因此對反應(yīng)平衡無影響。 (3) CH4(g) C(s) + 2H2(g) 惰性氣體 開始時(shí)n/mol 1 0 1 平衡時(shí)n/mol 1- 2 1 nB =2+ ， B =1 第65頁第65頁例。900K時(shí)乙烷脫氫反應(yīng)C2H6 (g) = C2H4 (g) + H2 (g) K=0.0502，計(jì)算：（1）100kPa時(shí)乙烷轉(zhuǎn)化率。（2）若加入水蒸氣使 nC2H6:nH2O=1:10 時(shí)

23、，100kPa下 乙烷轉(zhuǎn)化率。 第66頁第66頁第67頁第67頁第68頁第68頁第69頁第69頁3. 增長反應(yīng)物量對平衡移動(dòng)影響 對于有不止一個(gè)反應(yīng)物參與反應(yīng)，如： 恒溫恒容條件下增加反應(yīng)物量和恒溫恒壓條件下增加反應(yīng)物量，對平衡移動(dòng)影響是不同。 在恒溫、恒容條件下，增長反應(yīng)物量，無論是單獨(dú)增長一個(gè)還是同時(shí)增長兩種，都是會(huì)使平衡向右移動(dòng)，對產(chǎn)物生成有利。 假如一個(gè)反應(yīng)兩種原料氣中，A氣體較B氣體廉價(jià)很多，而A氣體又很容易從混合氣中分離，那么為了充足利用B氣體，可使A氣體大大過量，以盡也許提升B轉(zhuǎn)化率，以提升經(jīng)濟(jì)效益。 第70頁第70頁 但在恒溫、恒壓條件下，增長某種反應(yīng)物B量卻不一定總使平衡向右

24、移動(dòng)。 恒T，p下反應(yīng)物不止一個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，再加入某種反應(yīng)物B對平衡移動(dòng)影響可依據(jù)來判斷，當(dāng)計(jì)算結(jié)果不小于零時(shí)，闡明Jy將隨nB增長而增長，平衡向左移動(dòng)。而該式只有在同時(shí)滿足： B B/B ，其值才有也許不小于零。比如，合成氨反應(yīng) 當(dāng)反應(yīng)物起始摩爾比為1:1時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)系統(tǒng)中 ，此時(shí)再加入N2，會(huì)使平衡向左移動(dòng)。 第71頁第71頁設(shè)反應(yīng)物起始摩爾比 r = nA/nB ，總壓不變時(shí)，r ，產(chǎn)物平衡含量 y產(chǎn) 在 r=b/a 時(shí)會(huì)出現(xiàn)極大值。比如，合成氨反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 因此，選擇最佳配比，可得到更加好經(jīng)濟(jì)效益。令 另外，反應(yīng)物A與B起始摩爾比會(huì)對產(chǎn)物平

25、衡含量產(chǎn)生影響。 對于反應(yīng)NH3含量在r =3時(shí)最大第72頁第72頁 723K時(shí)，反應(yīng)1/2 N2 (g) + 3/2 H2(g) = NH3(g)K = 6.110-3，反應(yīng)起始投料比為n(N2)/n(H2)=1/3,反應(yīng)系統(tǒng)總壓保持在100kPa,求反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)分壓及平衡轉(zhuǎn)化率。例題：第73頁第73頁再解:各物質(zhì)分壓?先計(jì)算x p 3p 100kPa - 4p解得: p(N2) = p = 24.95 kPa p(H2) = 3p = 74.85 kPa p(NH3) = 100kPa-4p = 0.20 kPa 第74頁第74頁1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 t=0時(shí)

26、1 3 0 平衡時(shí) 1- x 3(1-x) 2x各物質(zhì)量各物質(zhì)平衡分壓解得: x= 0.00394 mol第75頁第75頁第76頁第76頁 5.6同時(shí)反應(yīng)平衡構(gòu)成計(jì)算 同時(shí)平衡：一個(gè)或各種組分同時(shí)參與兩個(gè)以上獨(dú)立反應(yīng)，所 達(dá)到平衡。 平衡時(shí)其構(gòu)成同時(shí)滿足幾種反應(yīng)平衡。獨(dú)立反應(yīng)：互相之間沒有線性組合關(guān)系反應(yīng)；獨(dú)立反應(yīng)數(shù)：系統(tǒng)中存在獨(dú)立反應(yīng)數(shù)目。 提醒：同時(shí)參與多個(gè)獨(dú)立反應(yīng)組分，其平衡構(gòu)成只有一個(gè) 例5.6.1 一真空密閉容器中兩種銨鹽同時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)： NH4Cl(s) NH3(g) +HCl(g) = 0.2738 NH4I (s) NH3(g) +HI(g) = 8.83610-3求：平衡構(gòu)

27、成第77頁第77頁解：平衡時(shí)： NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) pHCl NH4I (s) = NH3(g) + HI(g) pHI 三種氣體分壓應(yīng)滿足三個(gè)方程：(1) + (2)，再將(3)代入，有第78頁第78頁某一組分同時(shí)參與幾種反應(yīng)，平衡時(shí)分壓只有一個(gè)。 在處理同時(shí)平衡問題時(shí)，要考慮每個(gè)物質(zhì)數(shù)量在各個(gè)反應(yīng)中改變，并在各個(gè)平衡方程式中同一物質(zhì)數(shù)量應(yīng)保持一致。第79頁第79頁例題：600 K時(shí)， 與 發(fā)生反應(yīng)生成，繼而又生成，同時(shí)存在兩個(gè)平衡：已知在該溫度下， 。今以等量 和開始，求 平衡轉(zhuǎn)化率。同時(shí)平衡第80頁第80頁解：設(shè)開始時(shí) 和 摩爾分?jǐn)?shù)為1.0，到達(dá)平衡時(shí)，生成HCl摩爾分?jǐn)?shù)為x，生成 為y，則在平衡時(shí)各物量為：同時(shí)平衡第81頁第81頁由于兩個(gè)反應(yīng) 都等于零，因此將兩個(gè)方程聯(lián)立，解得 。 轉(zhuǎn)化率為0.048或4.8 。同時(shí)平衡第82頁第82頁第83頁第83頁第84頁第84頁第85頁第85頁第86頁第86頁例、 在288K將適量CO2（g）引入某容器測得其壓力為0.0259p，若再在此容器中加入過量 ，平衡后測得系統(tǒng)總壓為0.0639p，求（1）288K時(shí)反應(yīng) 。（2）288K時(shí)上述反應(yīng) 。 第87頁第87頁第88頁第88頁第89頁第89頁第90頁第90頁第91頁第91頁第92頁第92頁 5.7 真實(shí)氣體反應(yīng)化學(xué)平衡 真實(shí)氣體混合物中組分B化學(xué)勢