研究生入學考試北科物理化學考研教學課件-第五章

1、第5章 化學平衡 (chemical equilibrium)引言有些化學反應（遠離完全反應）引言1000引言各物質濃度變化引言反應速率的變化引言18611863 動態(tài)化學平衡；18641879 質量作用定律；正、逆反應速率常數(shù)之比只是溫度的函數(shù)；范霍夫用符號K代表這個比值，稱之為平衡常數(shù)；1878 吉布斯：化學勢；化學平衡的條件；1884 法國的呂.查德里：平衡移動原理，即呂.查德里原理；1889 范霍夫：平衡常數(shù)與溫度的關系式，即范霍夫方程；1906 能斯特熱定理：用熱性質數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)發(fā)展歷程引言為什么化學平衡是個重要概念？The reaction to synthesize ammo

2、nia was developed in Germany in 1909 by Fritz Haber. He was later awarded a Nobel Prize for his work and the process was named after him. world annual production 140 million tonnesgas mixture75% hydrogen, 25% nitrogenpressure150 atmospherestemperature650 - 720 Kcatalystironconversion up to 98% (15%

3、per pass)引言本章內容核心問題：判斷化學反應方向與限度；基本概念：標準平衡常數(shù)；重要應用：不同類型反應的平衡問題，包括氣相反應、液態(tài)或固態(tài)混合物中化學反應、溶液中反應、多相反應等；重要關系式：等溫方程。5.1 標準平衡常數(shù) 標準平衡常數(shù)的定義 標準平衡常數(shù)的性質標準平衡常數(shù)任一多元系統(tǒng)定溫定壓下設任意反應回顧討論1）不能自發(fā)向右進行。2）能自發(fā)向右進行。3）反應達到平衡。標準平衡常數(shù)標準平衡常數(shù)定義量綱為一；性質：決定于反應本性和溫度；或標準狀態(tài)下組分B化學勢標準摩爾反應Gibbs函數(shù)說明什么？對平衡的進一步理解標準平衡常數(shù)平衡常數(shù)越大說明平衡系統(tǒng)中含產(chǎn)物的量越多；但是平衡常數(shù)的大小與

4、達到平衡所需的時間無聯(lián)系。思考題反應物化學勢高于產(chǎn)物化學勢，反附近呢？應能自發(fā)進行。為什么有些反應常常會停留在平衡態(tài)標準平衡常數(shù)起始時1molD+E2F1mol0mol反應時考察氣相反應討論：總摩爾數(shù)2mol2mol標準平衡常數(shù)可變，反應物產(chǎn)物都混合，則由可求出平衡點的位置(1) 都沒有混合(2) 產(chǎn)物 沒有混合(3) 都混合反應自由能G的變化圖5.2 氣相化學反應的平衡常數(shù) 理想氣體化學反應 實際氣體化學反應氣相化學反應某一指定狀態(tài)下平衡狀態(tài)下注意：該平衡常數(shù)有量綱。用分壓表示的平衡常數(shù)對于理想氣體：注意：該平衡常數(shù)有量綱。用濃度表示的平衡常數(shù)對于理想氣體：注意：該平衡常數(shù)量綱為一。標準平衡

5、常數(shù)對于理想氣體：1 0 01-0.05 0.05 0.025 =1.025例題：在475K、101.3kPa時，NO2離解5%: 2NO2=2NO+O2。求此溫度下Kp, Kc?氣體反應的標準Gibbs函數(shù)標準Gibbs函數(shù)、標準平衡常數(shù)與計量方程有關。氣體反應平衡常數(shù)舉例用逸度表示的平衡常數(shù)（了解）在壓力較大時，采取逸度表示的平衡常數(shù)。計算理論轉化率平衡常數(shù)的應用數(shù)量比下列反應，計算理論轉化率例題平衡時起始總壓（惰性氣體）對平衡的影響例題當時，p增大，產(chǎn)物數(shù)量減少當時，p增大，產(chǎn)物數(shù)量增加計算理論轉化率總壓（惰性氣體）對平衡的影響(教材p220)例題P減少，產(chǎn)物數(shù)量增大(1) p=101.325 kPa(2) p=10.132