化学平衡的条件和反应的.pptVIP

* * * 范霍夫方程和克—克方程 克拉贝龙—克劳修斯方程 可以看作是范霍夫方程用于单组分气—液或气—固两相平衡 的特定表达形式.因为相变化和化学变化有一个共同点,即它 们都以物质的化学势作为过程的推动力,体系中的化学势总是 从高往低变化直到两边化学势相等. 例6:某热电厂的冷却水来自于附近的小溪,设冷却水的量占小 溪总流量的25%,进水水温和出水水温分别为20℃和60℃,求 例6 进水和出水处水中氧气的溶解度之比。设氧气在 水中的平均溶解热为-13kJ/mol。 解：小溪下游水温可粗估为 0.25(333K-T)=0.75(T-293K) T=303K 根据亨利定律 例6 例7 例7：提纯镍的蒙德法是：在80℃时使CO通过金属镍的上方，以得到气态Ni(CO)4。接着，将Ni（CO）4加热到200℃，重新生成金属镍。计算下列反应： Ni(s)+4CO(g)→Ni(CO)4(g) 在80℃和200℃时的平衡常数的比值。假定Ni(CO)4 的生成焓为-605kJ/mol。 例7 对反应： Ni(s)+4CO(g)→Ni(CO)4(g) 压力对化学平衡的影响 根据Le chatelier原理，增加压力，反应向体积减小的方向进行。这里可以用压力对平衡常数的影响从本质上对原理加以说明。 对于理想气体， 仅是温度的函数 压力对化学平衡的影响 因为 也仅是温度的函数。 所以 压力对化学平衡的影响 与压力有关， ，气体分子数减少，加压，反应正向进行，反之亦然。 对理想气体 压力对化学平衡的影响 ，体积增加，增加压力， 下降，对正向反应不利，反之亦然。 在压力不太大时，因 值不大，压力影响可以忽略不计。 对凝聚相反应 惰性气体对化学平衡的影响 惰性气体不影响平衡常数值，当 不等于零时，加入惰性气体会影响平衡组成。 例如： ，增加惰性气体， 值增加，括号项下降。因为 为定值，则 项应增加，产物的含量会增加。 对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使反应物转化率提高，使产物的含量增加。 例如合成氨反应，压力增大将使产物数量增加，而 惰性气体的 积累将使产物数量减少。因此，合成氨 的工业生产一般采用高压并定期放空以避免惰性气 体（如氩）的积累。同样可以分析，对于乙苯脱氢 生成苯乙烯的反应，则应采用较低压力及加入惰性 气体水蒸气的方法以提高产率。 思考：对反应 ，若恒温下通过压 缩使体系压力增加一倍，则平衡如何移动？颜色如 何变化？ 惰性气体对化学平衡的影响 5.9 反应的耦合 耦合反应（coupling reaction） 设体系中发生两个化学反应，若一个反应的产物在另一个反应中是反应物之一，则这两个反应称为耦合反应。例如： 利用 值很负的反应，将 值负值绝对值较小甚至略大于零的反应带动起来。 耦合反应的用途： 例如：在298.15 K时： 反应(1)、(2)耦合，使反应(3)得以顺利进行。 耦合反应的用途： 再如，生物体内从葡萄糖向丙酮酸的代谢共牵涉到 九步反应，其中第一步反应为 葡萄糖+磷酸=葡萄糖-6-磷酸 显然，此反应在标准状态下（指生化标准态，即标准压 力，氢离子浓度为 ）不能自发向右进行， 为此需要一个放能反应与之耦合，这个放能反应就 是ATP水解 。 耦合反应为 葡萄糖+ATP =葡萄糖-6-磷酸+ADP 可见，耦合反应能自发向右进行。 耦合反应的用途： 工业上目前电解食盐水制造NaOH的反应为： 2 NaCl+2H2O→2 NaOH+H2（g）+Cl2（g） 有人提出改进方案，改造电解池的 结构使电解食盐水的总反应为： 2 NaCl+H2O+1/2O2（g）→2 NaOH+Cl2 （g） 通过热力学计算，改进后的反应比未改进的反应理论上可节约电能57％。 5.10 同时平衡 在一个反应体系中，如果同时发生几个反应，当到达平衡态时，这种情况称为同时平衡。 在处理同时平衡的问题时，要考虑每个物质的数量在各个反应中的变化，并在各个平衡方程式中同一物质的数量应保持一致。 同时平衡 例8：600 K时， 与 发生反应生成 ，继而又生成 ，同时存在两个平衡： 已知在该温度下， 。今以等量的 和 开始，求 的平衡转化率。 同时平