物化材料化学反应热力学.pptx

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1、3.43.4化学平衡和标准平衡常数化学平衡和标准平衡常数1.化学平衡化学反应体系：封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：第1页/共18页当体系达到平衡，则 称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在数值上等于平衡时的“逸度商”，是量纲为1的量，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称为标准平衡常数。第2页/共18页平衡常数与化学方程式的关系下标 m 表示反应进度为 1 mol 时的标准Gibbs自由能的变化值。显然，化学反应方程中计量系数呈倍数关系，的值也呈倍数关系，而 值则呈指数的关系。例如：（1）（2）第3页/共18页 多重法则：一个反应是另两个反应相加而得，则这个反应的

2、平衡常数是另两个反应平衡常数的积。2.平衡转化率的计算工业生产中称的转化率是指反应结束时，反应物转化为产物的百分数，因这时反应未必达到平衡，所以实际转化率往往小于平衡转化率。第4页/共18页例用体积比为1:3的氮、氢混合气体，在773K，30.40MPa下，进行氨的合成773K时标准平衡常数为3.75103。试估算下列两种情况下的平衡转化率，以及氮的含量。（1）原料中只有1:3的氮和氢；（2）原料中除了1:3的氮和氢外，还含有10的惰性气体。第5页/共18页3.3.的计算的计算（1）计算任意反应在298.15 K时的（2）计算任意温度下的（3）计算任意状态下的 第6页/共18页3.5影响化学平

3、衡的因素温度：压力、惰性气体对化学平衡的影响估计反应的有利温度第7页/共18页练习：练习：1.在T、P及组成一定的条件下，反应 与此反应的反应进度 及化学势 之间的定量关系为2.在某一温度T的抽空容器中，NH4HCO3(s)进行分解反应 达到平衡时所产生气体的总压力为60kPa。则此热分解反应的标准平衡常数 （）。第8页/共18页3.在某一温度T的抽空容器，反应B3（s）3B（g）达平衡时总压力为60kPa，则此反应的标准平衡常数 （）。4.某反应的 与T的关系为则此反应的 第9页/共18页5.已知T=1000K时反应：则T=1000K，反应（3）第10页/共18页6.已知298.15K，水蒸

4、气的标准生成吉布斯函数 在同样的温度下，反应 的标准平衡常数 （）。7.在T=600K，总压P=3105kPa下，反应A(g)+B(g)=2D(g)达平衡时，各气体物质的量之比为 则此反应的第11页/共18页习题：3.1在994K，使纯氢气慢慢地通过过量的CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数 。在同一温度，若用CO还原CoO(s)，平衡后气体中一氧化碳的体积分数 。求等物质的量的一氧化碳和水蒸气的混合物在994K下，通过适当催化剂进行反应，其平衡转化率为多少？第12页/共18页3.2现有理想气体间反应：开始时，A与B均为1mol，298.15K下，反应达

5、到平衡时，A与B的物质的量各为（1/3）mol。（1）求此反应的 ；（2）开始时，A为1mol，B为2mol；（3）开始时，A为1mol，B为2mol，C为0.5mol；（4）开始时，C为1mol，D为2mol；分别求反应达平衡时C的物质的量。第13页/共18页3.3求下列反应在298.15K下平衡的蒸气压。已知298.15K下，各物质的标准摩尔生成吉布斯函数 如下。物质CuSO4.5H2O(s)CuSO4.3H2O(s)CuSO4.H2O(s)CuSO4H2O(g)-1879.6 -1399.8-917.0-661.8-228.6第14页/共18页3.4已知下列数据（298.15K）：求29

6、8.15K下CO(NH2)2(s)的标准摩尔生成吉布斯函数 以及下列反应的 。物质C(石墨)H2(g)N2(g)O2（g）CO（NH2）2(s)5.740130.68191.6205.14104.6-393.51-285.8500-631.66物质NH3(g)CO2(g)H2O(g)-393.51-285.850第15页/共18页3.5在高温下水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气：若在1000K及1200K时，分别为2.505及38.08，试计算此温度范围内的平均摩尔反应焓及在1100K时反应的标准平衡常数 。第16页/共18页祝同学们学习、生活快乐！谢谢各位同学！第17页/共18页感谢您的观看！第18页/共18页