化学基础 教学课件 作者 李素婷 陈怡 主编 第五章 化学基本原理教学3-化学反应限度.ppt

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1、2021/7/231《化学基础》2021/7/232第五章化学基本原理主要内容化学反应热效应——热容、显热计算、潜热计算和化学反应热效应计算化学反应速率——表示方法、质量作用定律、一级反应；温度的影响化学反应平衡——平衡和平衡常数、平衡组成计算；外界因素对平衡的影响化学反应方向——熵、学习目标理解化学反应平衡；理解平衡常数化学反应限度的标志；理解外界因素变化对化学平衡的影响。能够进行有关平衡组成计算；能够判断具体的化学反应在外界条件发生变化时，平衡移动的方向培养理论联系实际的能力；锻炼抽象思维；培养学习能力；激发团队意识和合作精神；第二节化学反应速率2021

2、/7/234学习内容化学反应平衡；化学反应平衡常数；平衡组成计算；平衡移动。2021/7/235【问题5-17】高炉炼铁（如图5-5）中高炉煤气中含有一定量的CO气体，有人提出增加高炉的高度来减少高炉煤气中的CO，来提高CO的利用率。你认为是否可行，道理何在？1、化学反应平衡◆化学反应平衡2021/7/236化学反应平衡碳还原法炼铁的主要反应请按此方程式计算炼制1t生铁需要多少焦炭。实际生产中炼制1吨铁，需要消耗0.4~0.6吨焦炭。显然，计算结果与实际情况有较大差别。那么为什么实际消耗要比理论消耗多这么多？可逆反应化学反应平衡化学反应平衡化学反应平衡化学反

3、应平衡从上述分析可知：1、化学反应进行有限度——平衡；2、化学反应达到平衡时参加反应物质浓度不变（外界条件不变）；3、平衡时，参加反应物质浓度商为常数。2、化学反应平衡常数通过大量事实总结出一个规律，对于一般的可逆反应在一定温度下达到平衡时，生成物浓度(或分压)以反应方程式中化学计量数为指数的乘积与反应物浓度(或分压)以化学计量数为指数的乘积之比为一常数，该常数称为化学平衡常数，通常用K表示。理想气体化学反应的标准平衡常数1、的表达式仅是温度的函数平衡常数与化学方程式的关系例如：（1）（2）显然，化学反应方程中计量系数呈倍数关系，而值则呈指数的关系。经验平衡

4、常数理想气体化学反应的与经验平衡常数在实际计算中，为了方便起见，反应系统中期体混合物的组成往往用、、和来表示，所以平衡常数还有以下几种经验平衡常数：1.用压力表示的经验平衡常数2.用摩尔分数表示的平衡常数对理想气体3．用物质的量浓度表示的平衡常数对理想气体，有纯态凝聚相参加的理想气体反应称为的解离压力。例如，有下述反应，并设气体为理想气体：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况。所以复相反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。解离压力某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有

5、定值。如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。例如：解离压力则热力学平衡常数：3、化学反应平衡转化率【问题5-19】如果在500℃,300×105Pa条件下，氮气和氢气合成氨气的反应平衡常数为3.75×10-3，若按照氮氢比1:3的比例投料，请计算工业合成氨的氢气理论上转化率能够达到多少，氨气的产率能够达到多少。2021/7/2320平衡转化率的计算平衡转化率又称为理论转化率，是达到平衡后，反应物转化为产物的百分数。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。例题1、

6、1000K时生成水煤气的反应为在101.325KPa时，平衡转化率α=0.844。求（1）标准平衡常数；（2）202.650kPa时的平衡转化率。解：(1)设水的原始数量为1mol反应前各组分物质的量100平衡时各组分物质的量1-ααα平衡各组分摩尔分数yB例题1、1000K时生成水煤气的反应为2006.1.1在101.325KPa时，平衡转化率α=0.844。求（1）标准平衡常数；（2）202.650kPa时的平衡转化率。解：(2)2021/7/2324【问题5-20】从化学平衡的角度分析合成氨和石油烃裂解反应的平衡与哪些外界因素有关。4、化学平衡移动◆温

7、度的影响◆浓度的影响◆压力的影响◆惰性介质的影响2021/7/2325温度对化学平衡的影响对吸热反应，，升高温度，增加，对正反应有利。对放热反应，，升高温度，降低，对正反应不利。温度对化学平衡的影响这公式常用来从已知一个温度下的平衡常数求出另一温度下的平衡常数。若温度区间不大，可视为常数，得定积分式为：若值与温度有关，则将关系式代入微分式进行积分，并利用表值求出积分常数。温度对化学平衡的影响当理想气体用浓度表示时，因为，可以得到这个公式在气体反应动力学中有用处。压力对化学平衡的影响在一定温度下，不变，但改变系统总压力则发生变化。＞0平衡逆向移动＜0平衡正向移

8、动=0或不变平衡不移动增大反应系统总压力，平衡总是向