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1、关于化学平衡第1页，讲稿共48张，创作于星期日研究化学平衡的意义：研究化学平衡的意义：1.用热力学方法研究在反应条件下的反应方向和极用热力学方法研究在反应条件下的反应方向和极限限 产率；产率；2.改变温度得到更大的平衡转化率，或温度不变时改改变温度得到更大的平衡转化率，或温度不变时改 变压力、物料配比等，得到更大的产率；变压力、物料配比等，得到更大的产率；3.通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率通过理论计算同实际生产对比，估计提高产率的的 幅度，实现最优化的反应工艺条件幅度，实现最优化的反应工艺条件。2022/9/30第2页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30化学平衡的概念（即化
2、学反应为什么不进行到底）化学平衡的概念（即化学反应为什么不进行到底）原原模型：无混和模型：无混和只有只有少数实际反应少数实际反应可以可以进行到底，例如进行到底，例如CaCOCaCO3 3分解分解实际实际反应：有混和，反应：有混和，有混和效应，有混和效应本章重点：化学平衡的热力学本质本章重点：化学平衡的热力学本质(结果：反应不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。结果：反应不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。结果：反应不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。结果：反应不进行完全，而留下部分反应物参与混和过程。)(结果：反应会进行到底结果：反应会进行到底结果：反应会进行到底结果：反应会进
3、行到底)第3页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/305-1 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度第4页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30（1）化学反应的限度）化学反应的限度H2+O2 H2O(电火花电火花)单向反应单向反应双向反应双向反应H2+O2 H2O一定条件下，反应朝哪个一定条件下，反应朝哪个方向方向进行？进行？H2+I2 HI:反应达到反应达到平衡时平衡时的反应的反应进度进度反应什么时候反应什么时候平衡平衡？第5页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30若若A，B不混合不混合：（2）反应系统的吉布斯自由能）反应系统的吉布斯自由能第6页，讲稿共48张，创作于
4、星期日2022/9/30实际反应实际反应：A和和B要要混合混合，若它们都是理想气体，则，若它们都是理想气体，则第7页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30=为什么化学反应不能进行到底？（限度）为什么化学反应不能进行到底？（限度）以以A BA B为例，反应过程中为例，反应过程中G随反随反应过程的变化如图：应过程的变化如图：因因A，B混合而使反应吉布斯自由能降混合而使反应吉布斯自由能降低，曲线存在一个低，曲线存在一个最低点最低点最低点最低点，即是，即是平衡点平衡点平衡点平衡点，反应只能进行到此平衡点。反应只能进行到此平衡点。A不能完不能完全转化为全转化为B。第8页，讲稿共48张，创作于星期
5、日2022/9/30（3）化学反应的）化学反应的平衡常数平衡常数和和等温方程等温方程设有理想气体的化学反应：设有理想气体的化学反应：当反应达到当反应达到平衡时平衡时，有：，有：第9页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30理想气体化学势：理想气体化学势：代入上式代入上式则：则：第10页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30式中，式中，pG、pH、pA、pB代表平衡时的分压，当温度一定代表平衡时的分压，当温度一定时，等式右边为常数，则：时，等式右边为常数，则：令令常数常数!标准平衡常数标准平衡常数第11页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30即即得得（范特霍夫等温方程范特霍
6、夫等温方程）推广推广第12页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30例：例：注意注意：（1 1）表示）表示平衡时平衡时各组分的分压比各组分的分压比上标准压力的系数次方的乘积，表示在反应进上标准压力的系数次方的乘积，表示在反应进行的行的任意瞬间任意瞬间，各组分的分压比上标准压力的系数，各组分的分压比上标准压力的系数次方的乘积。次方的乘积。（2 2）对特定的反应方程来说，只对特定的反应方程来说，只与温度有关与温度有关。（3 3）与化学方程式的与化学方程式的写法有关写法有关。化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数第13页，讲稿共48张，创作于星
7、期日2022/9/30当反应达到当反应达到平衡平衡时，时，化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数第14页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30范特霍夫等温方程作用范特霍夫等温方程作用：判断化学反应的：判断化学反应的自发性自发性及反应及反应的的限度限度:等温等压等温等压第15页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30A.能正向自发进行能正向自发进行 B.能逆向自发进行能逆向自发进行C.不能判断不能判断 D.不能进行不能进行 判断该反应能否进行判断该反应能否进行 ()例例.在等温等压下，当反应的在等温等压下，当反应的时时第16页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/304-
8、2 反应的标准吉布斯自由能变化反应的标准吉布斯自由能变化第17页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30（1）化学反应的）化学反应的任意化学反应的等温方程：任意化学反应的等温方程：其中：其中：第18页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30（2）物质的）物质的标准生成吉布自由能标准生成吉布自由能实际应用中实际应用中标准生成吉布自由能标准生成吉布自由能第19页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30(a)由由 和和 计算标准平衡常数。计算标准平衡常数。化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数（3 3）反应的）反应的 及及 的求算的求算第20页，讲稿共48张，创作于星期日20
9、22/9/30查表！查表！第21页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30 稳定状态的稳定状态的稳定状态的稳定状态的单质单质的标准摩尔生成吉布斯函数为零！的标准摩尔生成吉布斯函数为零！的标准摩尔生成吉布斯函数为零！的标准摩尔生成吉布斯函数为零！恒温下由恒温下由标准态的稳定单质标准态的稳定单质，生成一摩尔标准态，生成一摩尔标准态的指定相态化合物的标准摩尔吉布斯函数变化。的指定相态化合物的标准摩尔吉布斯函数变化。（b）由）由 计算标准平衡常数计算标准平衡常数查表！查表！查表！查表！第22页，讲稿共48张，创作于星期日化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数2022/9/30（c）由有关反
10、应的标准平衡常数计算）由有关反应的标准平衡常数计算 已知已知298K时反应时反应 求：求：解：反应（解：反应（3）=2（1）-（2）则：则：因此：因此：第23页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/304-3 平衡常数的各种表示法平衡常数的各种表示法第24页，讲稿共48张，创作于星期日1.气相反气相反应应第25页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30Kp 只是温度的函数，可以有量只是温度的函数，可以有量纲纲。第26页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30Kx是温度，是温度，压压力的函数力的函数(2)用用摩尔分数摩尔分数表示的平衡常数表示的平衡常数第27页，讲稿共48张，创作
11、于星期日2022/9/30 （3）用）用物质的量物质的量表示的表示的Kn 又因为：又因为：结论结论：当：当vB=0时时 第28页，讲稿共48张，创作于星期日若反应气体都是理想气体，反应平衡常数之间有若反应气体都是理想气体，反应平衡常数之间有Ka=Kp=Kx的反应是：的反应是：(1)2HI(g)=H2(g)+I2(g)；(2)N2O4(g)=2NO2(g)；(3)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)；(4)C(s)+CO2(g)=2CO(g)。A(1)(2)；B(1)(3)；C(3)(4)；D(2)(4)2022/9/30第29页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30例题例
12、题已知反应已知反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）在在1000K，2p 压力下达成平衡时有压力下达成平衡时有25%的的SO3分解成分解成SO2和和O2，试求反应在该温度下的，试求反应在该温度下的 rG m。解：解：2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)t=0 1 0 0平衡平衡 10.25 0.25 0.125n总总=1.125 第30页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30 rG m=RT lnK =8.3141000ln(2.4610-2)=3.08104(Jmol-1)K =Kx(p/p )1=1.2310-2(2*101325/101325)1=2.4610-2 K
13、p自己计算！自己计算！（根据（根据Kp与与Kx的关系）的关系）第31页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数（3）复相反应）复相反应压力对其压力对其影响小影响小如果反应在一密闭容器中进行，则达到平衡时如果反应在一密闭容器中进行，则达到平衡时:第32页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30分解压分解压：可得可得：平衡时平衡时第33页，讲稿共48张，创作于星期日分解反应分解反应A(s)=B(g)+2C(g)，此反应的平衡常，此反应的平衡常数数Kp与分解压力与分解压力p之间关系为：之间关系为：AKp=4p3；BKp=4p3/27；CKp=p
14、3/27；DKp=p2。2022/9/30第34页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/304-4 平衡常数的实验测定平衡常数的实验测定第35页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30热力学数据热力学数据标准平衡常数标准平衡常数系统混合物的组成系统混合物的组成系统混合物的组成系统混合物的组成标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数热力学数据热力学数据热力学数据热力学数据化学化学方法方法物理物理方法方法平衡常数测平衡常数测定定测定平衡系统的测定平衡系统的物理性质物理性质物理性质物理性质，如，如折光率折光率折光率折光率、电导率电导率电导率电导率、颜色颜色颜色颜色、密度密度密度密度
15、、压力压力压力压力和和体积体积体积体积等，等，导出平衡常数导出平衡常数直接测定平衡系统直接测定平衡系统组成组成组成组成，计算平衡常数，计算平衡常数第36页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30例：例：已知反已知反应应 CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)在在800时时K=1。(1)若将若将等物等物质质的量的量CO和和HH2O(g)在在800反反应应，求平衡，求平衡时时CO的的转转转转化率化率化率化率和和摩摩尔尔分数分数；(2)若若COCO 和和H2O（g)物物质质的量比的量比为为1：5，求，求CO的平衡的平衡转转转转化化化化率率率率和和摩摩摩摩尔尔尔尔分数分数分数分数。第
16、37页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30解解：（1）设设CO的转化率为的转化率为开始开始 1 1 0 0 平衡平衡 1-1-第38页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30（2）开始开始 1 5 0 0平衡平衡 1 1-5-第39页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30例例 Ag2CO3(s)受热后可以分解成受热后可以分解成 Ag2O(s)和和CO2(g)现现有潮湿的有潮湿的Ag2CO3(s)用用110的空气进行干燥，但要求的空气进行干燥，但要求干燥过程中干燥过程中 Ag2CO3(s)不能分解不能分解。试求空气中。试求空气中CO2(g)的分压的分压 为多少时才能避免为
17、多少时才能避免Ag2CO3(s)分解。分解。已知反应已知反应 第40页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30解：解：反反应应不能向不能向右右进进行行第41页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/304-5 4-5 温度对平衡常数的影响温度对平衡常数的影响第42页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/301、温、温度对化学平衡的影响度对化学平衡的影响 等压！等压！第43页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30对对理想气体理想气体反应体系，标准平衡常数只是温度的函数，与压力反应体系，标准平衡常数只是温度的函数，与压力无关：无关：若若，则，则 与与 T 无关，无关，反应物反应
18、物0吸热吸热反应反应平衡移动方向平衡移动方向T 则有：则有：第44页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/30或在或在T1，T2间作定积分：间作定积分：作作作作用：由已知，求未知用：由已知，求未知对其作不定积分：对其作不定积分：第45页，讲稿共48张，创作于星期日2022/9/304-6 其它因素对化学平衡的影响其它因素对化学平衡的影响第46页，讲稿共48张，创作于星期日1、压力压力对化学平衡的影响对化学平衡的影响2022/9/30（1）若）若 vB0：总压：总压 p，Kx，平衡向，平衡向左移左移动；动；总压总压 p，Kx，平衡向，平衡向右右移动。移动。（2）若）若 vB0：总压：总压 p，Kx，平衡向，平衡向右右移动；移动；总压总压 p，Kx，平衡向，平衡向左左移动。移动。（3）若）若 vB=0:压力对压力对Kx无影响，平衡不随压力变化。无影响，平衡不随压力变化。结论结论：增加增加压力，平衡向压力，平衡向分子数减少分子数减少的方向的方向移动移动；减小减小压力，平衡向压力，平衡向分子数增加分子数增加的方向的方向移动移动。影响化学平衡的因素影响化学平衡的因素第47页，讲稿共48张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看2022/9/30第48页，讲稿共48张，创作于星期日