外界因素對(duì)化學(xué)平衡影響ppt課件

1、外界要素對(duì)化學(xué)平衡的影響 第四節(jié)外界要素對(duì)化學(xué)平衡的影響 本節(jié)主要討論溫度本節(jié)主要討論溫度,壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響. 一一. 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響: 假設(shè)將反響平衡常數(shù)普通地記為假設(shè)將反響平衡常數(shù)普通地記為K0,有有: rGm/T=RlnK0 在恒壓下對(duì)上式微分在恒壓下對(duì)上式微分: ( rGm/T)/Tp=RdlnK0/dT 由吉布斯由吉布斯-赫姆霍茲公式赫姆霍茲公式,有有: ( rGm0/T)/Tp= rHm0/T2=RdlnK0/dT dlnK0/dTp= rHm0/RT2 (1) rHm00,吸熱反響吸熱反響dlnK0/dT0 升

2、溫對(duì)正向反響有利升溫對(duì)正向反響有利; rHm00,放熱反響放熱反響dlnK0/dT0降低壓力對(duì)正向反響有利降低壓力對(duì)正向反響有利; i0 (lnK0)/p)T0降壓對(duì)正向反響有利降壓對(duì)正向反響有利; rVm*0增壓對(duì)正向反響有利增壓對(duì)正向反響有利; rVm*=0 (lnK0)/p)T=0改動(dòng)壓力平衡不挪動(dòng)改動(dòng)壓力平衡不挪動(dòng). 例例: 在在298.15K,1p0下下,石墨的密度為石墨的密度為2.260g3,金剛石的密度為金剛石的密度為3.515g3,試求試求: (1) 在在298.15K,1p0下下,能否由石墨制備金剛石能否由石墨制備金剛石; (2) 在在298.15K下下,需加多大的壓力石墨才

3、干變?yōu)榻饎偸杓佣啻蟮膲毫κ鸥勺優(yōu)榻饎偸? 解解: (1) 由熱力學(xué)數(shù)據(jù)表查得由熱力學(xué)數(shù)據(jù)表查得: fGm0(石墨石墨,298.15K)=0; fGm0(金剛石金剛石,298.15K)=2.87 kJ.mol-1. 反響反響C(石墨石墨) = C(金剛石金剛石) 在在298.15K和和1p0下下: rGm0(298.15K)=2.87-0=2.87kJ/mol0 在此條件下反響不能正向進(jìn)展在此條件下反響不能正向進(jìn)展,故石墨不能變成金剛石故石墨不能變成金剛石. (2) 在等溫條件下有在等溫條件下有: (rGm0/p)T= rVm* rGm(p) rGm(p0)= rVm*dp= rVm*(p

4、p0) 令令: rGm(p)=0,此時(shí)石墨與金剛石達(dá)平衡此時(shí)石墨與金剛石達(dá)平衡. rGm(p0)= rVm*(pp0) 代入題給條件代入題給條件: -2870=(12.011/3.515-12.011/2.26)10-6(p-1-1325) 解得解得:p=1.51109Pa 15000 atm. 假設(shè)要在假設(shè)要在298.15K條件下由石墨制備金剛石條件下由石墨制備金剛石,所施加的壓力至少所施加的壓力至少應(yīng)大于應(yīng)大于15000個(gè)大氣壓個(gè)大氣壓. 三三. 惰性氣體對(duì)反響平衡的影響惰性氣體對(duì)反響平衡的影響: 這兒所說的惰性氣體不僅僅是零族元素這兒所說的惰性氣體不僅僅是零族元素,而是體系中一切不參而是

5、體系中一切不參與化學(xué)反響的成分與化學(xué)反響的成分. 如如:對(duì)反響對(duì)反響 CO+0.5O2=CO2 , N2就是一種惰性氣體就是一種惰性氣體.周期表中周期表中的零族元素的零族元素,幾乎是一切氣相反響的惰性氣體幾乎是一切氣相反響的惰性氣體. 惰性氣體的存在對(duì)反響平衡挪動(dòng)的影響分兩種情況惰性氣體的存在對(duì)反響平衡挪動(dòng)的影響分兩種情況: (1) 反響體系的總壓恒定反響體系的總壓恒定: 當(dāng)體系的總壓恒定時(shí)當(dāng)體系的總壓恒定時(shí),參與惰性氣領(lǐng)會(huì)降低反響組分的壓力參與惰性氣領(lǐng)會(huì)降低反響組分的壓力,這這種效應(yīng)與降低反響體系的壓力的效應(yīng)是一樣的種效應(yīng)與降低反響體系的壓力的效應(yīng)是一樣的,故可以用前面故可以用前面所引見的結(jié)

6、果對(duì)此作同樣的分析所引見的結(jié)果對(duì)此作同樣的分析. (2) 體系的體積恒定體系的體積恒定: 此時(shí)參與惰性氣領(lǐng)會(huì)使體系的總壓升高此時(shí)參與惰性氣領(lǐng)會(huì)使體系的總壓升高,但對(duì)但對(duì)于體系中的反響組成而言于體系中的反響組成而言,其分壓之和并沒有其分壓之和并沒有改動(dòng)改動(dòng),故化學(xué)平衡不會(huì)挪動(dòng)故化學(xué)平衡不會(huì)挪動(dòng). 但當(dāng)反響體系為非理想氣體時(shí)但當(dāng)反響體系為非理想氣體時(shí),在等容條件下在等容條件下參與惰性氣體有能夠改動(dòng)分壓組分的逸度系數(shù)參與惰性氣體有能夠改動(dòng)分壓組分的逸度系數(shù),故體系的平衡也能夠會(huì)挪動(dòng)故體系的平衡也能夠會(huì)挪動(dòng).但在普通情況下但在普通情況下,可以不思索惰性氣體的影響可以不思索惰性氣體的影響. 例例: 有合

7、成氨反響有合成氨反響: N2+ 3H2= 2NH3 在在748K和和300p0下下,氮?dú)浔劝椿瘜W(xué)計(jì)量系數(shù)比進(jìn)氮?dú)浔劝椿瘜W(xué)計(jì)量系數(shù)比進(jìn)展混合并使之發(fā)生反響展混合并使之發(fā)生反響,可得到可得到31%的的NH3.假假設(shè)起始的混合物體積百分?jǐn)?shù)分別為設(shè)起始的混合物體積百分?jǐn)?shù)分別為:18%N2, 72%H2和和10%的惰性氣體的惰性氣體,試求試求NH3的產(chǎn)率的產(chǎn)率? 解解: 知在題給條件下知在題給條件下,反響體系的反響體系的K=0.5776. N2 + 3H2 = 2NH3 t=0:1.0 3.0 0 平衡平衡:1-x 3-3x 2xn=4-2x Kx=(2x/(4-2x)2(4-2x)/(1-x)(4-2

8、x)3/33(1-x)3 =16/27x2(2-x)2/(1-x)4 由題給由題給NH3的產(chǎn)率的產(chǎn)率: 2x/(4-2x)=0.31x=0.4733 代入代入Kx的計(jì)算式求得的計(jì)算式求得: Kx=4.0198 Kf0=KxK(p/p0)-2=4.01980.5776(300/1)-2 =2.5810-5 假設(shè)反響體系中參與假設(shè)反響體系中參與10%的惰性氣體的惰性氣體:N2 + 3H2 = 2NH3 惰性氣體惰性氣體 t=0:0.18 0.72 0 0.1 平衡平衡:0.18-x 0.72-3x 2xn=1-2x Kx=Kf0/(K(p/p0)-2)=4.02 =2x/(1-2x)2(1-2x)/(0.18-x)(1-2x)3/(0.72-3x)3 整理得方程整理得方程: x2(1-2x)2/(0.18-x)(0.24-x)3=27.13 用試差法解得用試差法解得: x=0.0984 達(dá)反響平衡時(shí)達(dá)反響平衡時(shí),NH3的含量為的含量為0.0984/(1-2*0.0984)=0.245,即為即為24.5%.而不含惰性氣體時(shí)而不含惰性氣體時(shí)NH3的產(chǎn)率達(dá)的產(chǎn)率達(dá)31%,闡明當(dāng)體系中含闡明當(dāng)體系中含有惰性氣體時(shí)使有惰性氣體時(shí)使NH3的產(chǎn)率降低的產(chǎn)率降低. 在工業(yè)消費(fèi)上在工業(yè)消費(fèi)上,合成氨的原料氣時(shí)循環(huán)運(yùn)用的合成氨的原料氣時(shí)循環(huán)運(yùn)用的,原料氣中惰性氣原料氣中惰