单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,物理化学,3.5 各种因素对化学反应平衡的影响,教师：孙秋霞,1,物理化学3.5 各种因素对化学反应平衡的影响教师：,3.5 各种因素对化学反应平衡的影响,当化学反应达到平衡时，有,即,由于,故，当改变反应条件，使 时，必引起发生反应，直到 为止，此过程称为,化学反应平衡的移动,。,2,3.5 各种因素对化学反应平衡的影响当化学反应达到平衡时,多种乘积的定义,仿照 ，作如下定义,其中，,分别代表反应系统中,物质B的量,物质B的分压,物质B的摩尔分数,物质B的逸度,物质B的逸度系数,3,多种乘积的定义仿照,一、温度对平衡的影响,1、影响标准平衡常数的因素,根据,以及不同相态物质标准态的有关规定，可知,（1）影响标准平衡常数（主）,（2）影响逸度（活度）系数,4,一、温度对平衡的影响1、影响标准平衡常数的因素根据以及不同相,2、温度与标准平衡常数的关系,根据GibbsHelmhotz公式,可以得到,将,代入得,整理得,vant Hoff 微分式,5,2、温度与标准平衡常数的关系根据GibbsHelmhotz,vant Hoff,方程的意义,根据,（1）放热反应,故 下降，即升高温度对放热反应不利；,（2）吸热反应,故 增加，即升高温度对吸热反应有利。,6,vant Hoff 方程的意义 根据（1）放热反应故,vant Hoff,方程积分形式1,根据,（1）,定积分得,即,不定积分为,7,vant Hoff 方程积分形式1 根据（1）,vant Hoff,方程积分形式2,（2）,需要根据 的具体形式积分,例如：,得,8,vant Hoff 方程积分形式2（2）,vant Hoff 方程与ClausiusClapeyron方程,与,比较,二者的定积分形式分别为,相变 化变的特例,9,vant Hoff 方程与ClausiusClapeyr,二者一致性的讨论,且,对于化学反应,对于纯物质的凝聚相与气相的平衡,且,结论：,二者形式一致。故相平衡可以看作,化学平衡的特例,。,10,二者一致性的讨论 且对于化学反应 对于纯物质的凝聚,二、系统压力对平衡的影响,1、理想气体间的化学反应,根据3.4 中气体反应的平衡常数可知,可知,但是，,平衡组成受体系总压力的影响,。,11,二、系统压力对平衡的影响1、理想气体间的化学反应根据3.4,1、理想气体间的化学反应,对于理想气体混合物，,因而,（1）,当 时，与体系总压力无关；,（2）,当 时，体系总压力增加，增加，平衡向生成产物的方向移动；,（3）,当 时，体系总压力增加，减小，平衡向产物分解的方向移动；,12,1、理想气体间的化学反应对于理想气体混合物，因而（1）当,2、实际气体间的化学反应,均为压力的函数,，决定了 随压力变化的情况。,对于实际气体混合物 因而,一般情况下，压力对 的影响大于对 的影响；而压力对 的影响与对理想气体间反应的结论相同。加大压力时，实际气体反应平衡向 的方向移动。,13,2、实际气体间的化学反应均为压力的函数，决定了,3、压力影响举例（合成氨）,根据反应,可以写出,在温度一定时增加压力p，与 均变化。,14,3、压力影响举例（合成氨）根据反应可以写出,三、组成对平衡的影响,1、反应组分浓度的影响,显然，如果在维持反应系统的温度和压力不变的条件下增加反应物浓度，则为了保持平衡，反应必向增加产物的方向变化，反之亦然。,对于实际气体反应，存在,对于液相反应，由于压力影响不大，故,浓度的影响与气相的讨论一致。,15,三、组成对平衡的影响1、反应组分浓度的影响显然，如果在维持反,2、惰性气体的影响,惰性组分 不参加化学反应的组分。,根据,其中，,n,包括体系中所有物质的量（反应物、生成物、惰性物质等），n,B,仅包括参加反应的物种。,16,2、惰性气体的影响惰性组分 不参加化学反应的组分。根,惰性气体的影响,根据以上结果,可知，若 ，则在,等温等压,条件下增加惰性组分 n,0，,即 增加，必有 减小，导致 增加，对增加产物的量有利，反之亦然。,解释：,由于产物分子数多于反应物，故增加惰性组分相对于稀释产物，故对正向反应有利。,17,惰性气体的影响根据以上结果可知，若,四、应用示例,回顾,（1）理想气体的物理特征,（2）理想气体的数学特征,（3）封闭物系单纯pVT变化熵变的基本计算式,18,四、应用示例回顾（1）理想气体的物理特征（2）理想气体的数,1、高压下合成氨反应的,逸度因子商,（1）随着温度的增加和压力的下降,，,（2）当压力增加1000倍（101.325MPa）时，显著下降；,但是，由于 的影响，将会以更大的比例增加，因而，平衡向氨含量增加的方向移动。,19,1、高压下合成氨反应的逸度因子商（1）随着温度的增加和压力的,2、原料配比的影响（合成氨）,初始物质量,(mol),平衡时物质量(mol),则,根据,得,即,等温等压,条件下,20,2、原料配比的影响（合成氨）初始物质量(mol)平衡时物质量,原料配比的影响,改变m值，可以从上式中解出对应的,，可知,当m=3时，,最大。,最大，等价于产物氨含量最高。,问题：,能否用求极值的方法验证上述结果？,21,原料配比的影响改变m值，可以从上式中解出对应的，可知当m,解1-1,令,求解目标：,当m？时，有极大值。,即,22,解1-1令求解目标：当m？时，有极大值。,解1-2,即在数学上，求函数 的极大值。,条件为,故,根据,微分得：,23,解1-2即在数学上，求函数,解1-3,所以,因为,因为,且,24,解1-3所以 因为 因为 且 24,3、压力的影响,p.157,11-1,已知,若反应起始时CH,4,（g）和H,2,O（g）的物质的量之比为1：2，求当CH,4,（g）的转化率为75时，反应系统的压力应为多少？,解题思路：,25,3、压力的影响 p.157 11-1已知若反应,p.157 11-2,已知,若反应起始时CH,4,（g）和H,2,O（g）的物质的量之比为1：2，求当CH,4,（g）的转化率为75时，反应系统的压力应为多少？,26,p.157 11-2已知若反应起始时CH4（g）和H2O（,p.157 11-3,已知,27,p.157 11-3已知27,4、多相平衡,p.157,12-0,若在150及含有,w,(CO)0.005 的,混合气体通过 Ni 表面,，欲使,w,Ni(CO),4,110,，问：气体的压力不应超过多大？已知混合气体平均相对分子质量为10.7。,Ni 和CO能生成羰基镍（,对人体有害,）：,提示：,上述含量均为平衡组成,28,4、多相平衡 p.157 12-0若在150及含有w(,p.157 12-1,已知混合气体平均相对分子质量为10.7，其中,w,(CO)=0.005,解：,设流动气体达平衡，1 mol 混合气体重10.7g，其中CO(g)的物质量为 n,1，,得CO的物质量分数为,羰基镍的物质量为 n,2,，其物质量分数为,29,p.157 12-1已知混合气体平均相对分子质量为10.7,p.157 12-2,30,p.157 12-230,多对象模板,回顾,（1）理想气体的物理特征,（2）理想气体的数学特征,（3）封闭物系单纯pVT变化熵变的基本计算式,31,多对象模板回顾（1）理想气体的物理特征（2）理想气体的数学,影响平衡因素小节,基本关系,（2）,讨论,p、n,对平衡组成的影响,；,便于计算 及其平衡组成,用途,:,（1）,理想气体，当,32,影响平衡因素小节基本关系（2）讨论 p、n 对平衡组成的影,多对象模板,回顾,（1）理想气体的物理特征,（2）理想气体的数学特征,（3）封闭物系单纯pVT变化熵变的基本计算式,33,多对象模板回顾（1）理想气体的物理特征（2）理想气体的数学,