化学平衡省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章 化学平衡思绪：将化学平衡作为突破口问题导引：炼铁高炉是否越高越好？问题提出：在给定条件下怎样判断化学反应进行方向和程度？第1页第三章 化学平衡什么是化学平衡？所谓化学平衡是指在一定条件下（包含温度、压力和浓度等），当化学反应正、逆两个方向反应速率相等时，所到达平衡状态称为化学平衡。第2页第三章 化学平衡3-1 理想气体化学平衡一、理想气体反应标准吉布斯能改变 不妨设有一理想气体反应系统，在恒温下进行：在恒温下 ，则1mol理想气体从 时，其吉布斯自由能改变为：第3页第三章 化学平衡对上述混合气体有：反应前后系统吉布斯自由能改变：第4页第三章 化学平衡不妨令则：当混合气体中各气体分压均为标准大气压时，把 称为理想气体反应标准吉布斯自由能改变。第5页第三章 化学平衡二、理想气体反应平衡常数到达平衡时：对于反应则：不妨令理 想 气 体 反 应标 准 平 衡 常 数则：第6页第三章 化学平衡或者：意义：能够直接从已经有热力学数据进行化学平衡计算。第7页第三章 化学平衡三、理想气体反应等温方程式对于反应即：不妨用 表示任意分压下压强商，则：第8页第三章 化学平衡 范特荷夫等温方程式第9页第三章 化学平衡范特荷夫等温方程式应用：（1）当 时，反应自发从左往右进行；（2）当 时，反应到达平衡；（3）当 时，反应逆向进行。意义：能够经过控制反应条件（温度、组成、压力）来改变 和 相对大小，使反应朝预期方向进行。第10页第三章 化学平衡经典实例：可控气氛热处理问题钢铁在热处理中被二氧化碳氧化反应为：已知在830时反应 。问（1）当炉气中CO和CO2体积分数分别为0.60和0.40时钢铁 是否会被氧化？（2）当炉气成份变为CO和CO2体积分数分别为0.45和0.15，其余为N2时，钢铁是否还会被氧化？（设总压为p）第11页第三章 化学平衡解：对于反应（1）当炉气中CO和CO2体积分数分别为0.60和0.40时：反应正向进行，钢铁会被氧化。（炉气为氧化性气氛）第12页第三章 化学平衡对于反应（2）当炉气中CO和CO2体积分数分别为0.45和0.15时：反应逆向进行，钢铁不会被氧化。（炉气为还原性气氛）第13页第三章 化学平衡可控气氛热处理意义：（1）化学热力学能准确预测热处理气氛，方便做到无 氧化加热；（2）适当使用惰性气体，能够降低有毒、易燃气体 产生，改进工作环境；（3）利用化学热力学原理调控反应气氛，如改变炉内 气体分压或组成，使之符合 ，使反应 逆向进行。第14页第三章 化学平衡3-2 标准平衡常数与温度关系 范特荷夫等压方程式问题提出：标准平衡常数 只是温度函数。通常由标准热力学函数 、求得化学反应 及 多是在298K下值。为了取得其它温度下 ，就要找出标准平衡常数与温度关系。第15页第三章 化学平衡一、范特荷夫（）等压方程式 依据吉布斯-亥姆赫兹（Gibbs-Helmholtz）方程在标准状态下：又或 范特荷夫等压方程式第16页第三章 化学平衡范特荷夫等压方程式：讨 论：（1）当化学反应为放热反应时，则：随温度升高而减小；（2）当化学反应为吸热反应时，则：随温度升高而增大。第17页第三章 化学平衡二、范特荷夫等压方程应用（一）温度改变范围不大时，可视为常数或经典实例：书上P97例3-8第18页第三章 化学平衡（二）温度改变区间很大时，要考虑 与T 关系依据基尔霍夫公式：又由 和 分别求出积分常数 和 I。第19页第三章 化学平衡经典实例：钢铁氮化处理 渗氮问题 渗氮是在一定温度和一定介质中使氮原子渗透工件表层化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮和离子渗氮。传统气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动氨气并加热、保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不停吸附到工件表面，并扩散渗透工件表层内，从而改变表层化学成份和组织，取得优良耐磨性能和耐蚀性能。经典实例：书上P98-99例3-9。第20页第三章 化学平衡铁路道钉第21页