各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響課件

1、物理化學(xué)3.5 各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響教師： 孫秋霞1物理化學(xué)3.5 各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響教師： 3.5 各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，有 即由于 故，當(dāng)改變反應(yīng)條件，使 時(shí)，必引起發(fā)生反應(yīng)，直到 為止，此過(guò)程稱為化學(xué)反應(yīng)平衡的移動(dòng)。23.5 各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)多種乘積的定義仿照 ，作如下定義 其中， 分別代表反應(yīng)系統(tǒng)中 物質(zhì)B的量 物質(zhì)B的分壓 物質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù) 物質(zhì)B的逸度物質(zhì)B的逸度系數(shù)3多種乘積的定義仿照 一、溫度對(duì)平衡的影響1、影響標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的因素根據(jù)以及不同相態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的有關(guān)規(guī)定，可知（1）影響標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（主）（

2、2）影響逸度（活度）系數(shù)4一、溫度對(duì)平衡的影響1、影響標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的因素根據(jù)以及不同相2、溫度與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系根據(jù)GibbsHelmhotz公式可以得到將代入得整理得 vant Hoff 微分式52、溫度與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系根據(jù)GibbsHelmhotzvant Hoff 方程的意義 根據(jù) （1）放熱反應(yīng)故 下降，即升高溫度對(duì)放熱反應(yīng)不利；（2）吸熱反應(yīng)故 增加，即升高溫度對(duì)吸熱反應(yīng)有利。6vant Hoff 方程的意義 根據(jù) （1）放熱反應(yīng)故 vant Hoff 方程積分形式1 根據(jù) （1） 定積分得即不定積分為7vant Hoff 方程積分形式1 根據(jù) （1） vant Hoff 方程

3、積分形式2 （2） 需要根據(jù) 的具體形式積分例如： 得 8vant Hoff 方程積分形式2 （2） vant Hoff 方程與ClausiusClapeyron方程 與 比較二者的定積分形式分別為相變 化變的特例9vant Hoff 方程與ClausiusClapeyr二者一致性的討論 且對(duì)于化學(xué)反應(yīng) 對(duì)于純物質(zhì)的凝聚相與氣相的平衡且 結(jié)論：二者形式一致。故相平衡可以看作化學(xué)平衡的特例。 10二者一致性的討論 且對(duì)于化學(xué)反應(yīng) 對(duì)于純物質(zhì)的凝聚二、系統(tǒng)壓力對(duì)平衡的影響1、理想氣體間的化學(xué)反應(yīng)根據(jù)3.4 中氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)可知可知但是，平衡組成受體系總壓力的影響。11二、系統(tǒng)壓力對(duì)平衡的影響1

4、、理想氣體間的化學(xué)反應(yīng)根據(jù)3.41、理想氣體間的化學(xué)反應(yīng)對(duì)于理想氣體混合物，因而（1）當(dāng) 時(shí)， 與體系總壓力無(wú)關(guān)； （2）當(dāng) 時(shí)，體系總壓力增加， 增加，平衡向生成產(chǎn)物的方向移動(dòng)； （3）當(dāng) 時(shí)，體系總壓力增加， 減小，平衡向產(chǎn)物分解的方向移動(dòng)；121、理想氣體間的化學(xué)反應(yīng)對(duì)于理想氣體混合物，因而（1）當(dāng) 2、實(shí)際氣體間的化學(xué)反應(yīng)均為壓力的函數(shù)，決定了 隨壓力變化的情況。對(duì)于實(shí)際氣體混合物 因而 一般情況下，壓力對(duì) 的影響大于對(duì) 的影響；而壓力對(duì) 的影響與對(duì)理想氣體間反應(yīng)的結(jié)論相同。加大壓力時(shí)，實(shí)際氣體反應(yīng)平衡向 的方向移動(dòng)。132、實(shí)際氣體間的化學(xué)反應(yīng)均為壓力的函數(shù)，決定了 3、壓力影響舉例

5、（合成氨）根據(jù)反應(yīng)可以寫出 在溫度一定時(shí)增加壓力p， 與 均變化。 143、壓力影響舉例（合成氨）根據(jù)反應(yīng)可以寫出 三、組成對(duì)平衡的影響1、反應(yīng)組分濃度的影響顯然，如果在維持反應(yīng)系統(tǒng)的溫度和壓力不變的條件下增加反應(yīng)物濃度，則為了保持平衡，反應(yīng)必向增加產(chǎn)物的方向變化，反之亦然。對(duì)于實(shí)際氣體反應(yīng)，存在對(duì)于液相反應(yīng)，由于壓力影響不大，故濃度的影響與氣相的討論一致。15三、組成對(duì)平衡的影響1、反應(yīng)組分濃度的影響顯然，如果在維持反2、惰性氣體的影響惰性組分 不參加化學(xué)反應(yīng)的組分。 根據(jù) 其中，n 包括體系中所有物質(zhì)的量（反應(yīng)物、生成物、惰性物質(zhì)等），nB僅包括參加反應(yīng)的物種。 162、惰性氣體的影響惰性

6、組分 不參加化學(xué)反應(yīng)的組分。 根惰性氣體的影響根據(jù)以上結(jié)果可知，若 ，則在等溫等壓條件下增加惰性組分 n0 ，即 增加，必有 減小，導(dǎo)致 增加，對(duì)增加產(chǎn)物的量有利，反之亦然。解釋：由于產(chǎn)物分子數(shù)多于反應(yīng)物，故增加惰性組分相對(duì)于稀釋產(chǎn)物，故對(duì)正向反應(yīng)有利。17惰性氣體的影響根據(jù)以上結(jié)果可知，若 四、應(yīng)用示例回顧 （1）理想氣體的物理特征（2）理想氣體的數(shù)學(xué)特征（3）封閉物系單純pVT變化熵變的基本計(jì)算式18四、應(yīng)用示例回顧 （1）理想氣體的物理特征（2）理想氣體的數(shù)1、高壓下合成氨反應(yīng)的逸度因子商（1）隨著溫度的增加和壓力的下降，（2）當(dāng)壓力增加1000倍（101.325MPa）時(shí)， 顯著下降；

7、但是，由于 的影響， 將會(huì)以更大的比例增加，因而，平衡向氨含量增加的方向移動(dòng)。191、高壓下合成氨反應(yīng)的逸度因子商（1）隨著溫度的增加和壓力的2、原料配比的影響（合成氨）初始物質(zhì)量(mol)平衡時(shí)物質(zhì)量(mol)則根據(jù)得即等溫等壓條件下202、原料配比的影響（合成氨）初始物質(zhì)量(mol)平衡時(shí)物質(zhì)量原料配比的影響改變m值，可以從上式中解出對(duì)應(yīng)的，可知當(dāng)m = 3時(shí)， 最大。最大，等價(jià)于產(chǎn)物氨含量最高。問(wèn)題：能否用求極值的方法驗(yàn)證上述結(jié)果？21原料配比的影響改變m值，可以從上式中解出對(duì)應(yīng)的，可知當(dāng)m 解1-1令求解目標(biāo)：當(dāng)m？時(shí)， 有極大值。即 22解1-1令求解目標(biāo)：當(dāng)m？時(shí)， 有極大值。解1

8、-2即在數(shù)學(xué)上，求函數(shù) 的極大值。條件為 故 根據(jù) 微分得： 23解1-2即在數(shù)學(xué)上，求函數(shù) 解1-3所以 因?yàn)?因?yàn)?且 24解1-3所以 因?yàn)?因?yàn)?且 243、壓力的影響 p.157 11-1已知若反應(yīng)起始時(shí)CH4（g）和H2O（g）的物質(zhì)的量之比為1：2，求當(dāng)CH4（g）的轉(zhuǎn)化率為75時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)的壓力應(yīng)為多少？解題思路：253、壓力的影響 p.157 11-1已知若反應(yīng)p.157 11-2已知若反應(yīng)起始時(shí)CH4（g）和H2O（g）的物質(zhì)的量之比為1：2，求當(dāng)CH4（g）的轉(zhuǎn)化率為75時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)的壓力應(yīng)為多少？26p.157 11-2已知若反應(yīng)起始時(shí)CH4（g）和H2O（p.157

9、11-3已知27p.157 11-3已知274、多相平衡 p.157 12-0若在150及含有w(CO)0.005 的混合氣體通過(guò) Ni 表面，欲使wNi(CO)4110，問(wèn)：氣體的壓力不應(yīng)超過(guò)多大？已知混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為10.7。Ni 和CO能生成羰基鎳（對(duì)人體有害）：提示：上述含量均為平衡組成284、多相平衡 p.157 12-0若在150及含有w(p.157 12-1已知混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為10.7，其中w(CO)=0.005解： 設(shè)流動(dòng)氣體達(dá)平衡，1 mol 混合氣體重10.7g，其中CO(g) 的物質(zhì)量為 n1，得CO的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為羰基鎳的物質(zhì)量為 n2，其物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29p.157 12-1已知混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為10.7p.157 12-230p.157 12-230多對(duì)象模板回顧 （1）理想氣體的物理特征（2）理想氣體的數(shù)學(xué)特征（3）封閉物系單純pVT變化熵變的基本計(jì)算式31多對(duì)象模板回顧 （1）理想氣體的物理特征（2）理想氣體的數(shù)學(xué)影響平衡因素小節(jié)基本關(guān)系（2） 討論 p、n 對(duì)