5.4--化学反应标准平衡常数与温度的关系.ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精选2021版课件,*,5.4,化学反应标准平衡常数与温度的关系,通常由标准热力学函数 所求得的化学反,值。若要求得,其它,任一温度,的,K,(,T,),，就要研究温度对,K,的影响。,是,25 C,下的值，由它再求得的,K,也是,25 C,下的,应,1,精选2021版课件,1.,范特霍夫,方程,由热力学基本方程导得吉布斯,-,亥姆霍兹,方程：,对于发生化学反应 的系统中的每种物质，在标准状态下有：,2,精选2021版课件,此式称为,范特荷夫方程式,标准平衡常数随温度变化的微分式,。它表明温度对标准平衡常数的影响，与反应的标准摩尔反应焓有关。,因为,所以有：,3,精选2021版课件,化学平衡向生成反应物的方向移动。,说明,K,随,T,升高而,减小,。,若反应,放热,，,化学平衡向生成产物的方向移动。,由它可看出：,说明,K,随,T,升高而,升高,。,若反应,吸热,，,4,精选2021版课件,由 式可知，若化学反应的,2.,化学反应等压方程式,则 为,定值,，而与温度无关。,（,1,）,为常数时,得定积分式：,也包括：温度变化范围较小，可,近似认为,为,定值,的情况。,5,精选2021版课件,若有多组,(,T,K,),数据，作,ln,K,1/,T,图，即可得一直线，由直线的斜率可得到 ，截距为,C,。,它的不定积分式是：,6,精选2021版课件,用右边按钮可跳过以下例题,解：碳酸钙的分解反应是：,CaCO,3,(s)=CaO(s)+CO,2,(g),例,5.3.1,由下列,25 C,时的标准热力学数据估算在,100kPa,外压下,CaCO,3,(s),的分解温度（实验值,t,=895 C,）,物 质,CaCO,3,(s,，方解石）,-1206.92 -1128.79 92.9 81.88,CaO(s)-635.09 -604.03 39.75 42.80,CO,2,(g)-393.509 -394.359 213.74 37.11,7,精选2021版课件,或由,及,由题给数据求得,T,1,=298.15 K,时碳酸钙分解反应,得,8,精选2021版课件,碳酸钙的分解为两个纯固相，与一个气相参与的反应。要求至少产生,100 kPa,的,CO,2,(g),，所以平衡压力商,，,K,将迅速增大。有可能使,K,1,。此外，,因为在,25 C,，,所以分解反应不能进行。而在,25,，所以温度升高,所以可以近似认为,，所以可认为 与温度无关,。将,K,（,T,2,）,1,及,代入,(5.3.2),9,精选2021版课件,（实验值,t,=895 C,）,即,:,即,:,得到,:,10,精选2021版课件,所以有：,要使反应在,p,=100 kPa,的标准态下进行，即是要求,与温度无关。所以有：,另一种解法是,:,因为,，所以不但 ，而且 都是定值，,11,精选2021版课件,（,2,）,为温度的函数时,，尤其是温度变化范围比较大时,，应当将 表示为,T,的函数，代入范特霍夫方程，然后积分。,若,则：,若参加化学反应的各物质的摩尔定压热容与温度的关系均可用下式表示：,12,精选2021版课件,其中,I,为积分常数，可由某一个温度下的,K,值代入上式后得到。,得到：,将此式代入并积分：,13,精选2021版课件,用右边按钮可跳过以下例题,例,5.3.2,利用下列数据将甲烷转化反应,CH,4,(g)+H,2,O(g)=CO(g)+3H,2,(g),的,ln,K,表示成温度的函数关系式，并计算在,1000 K,时的,K,值。,物 质,CH,4,(g)-74.81 -50.72 186.264,H,2,O(g)-241.818 -228.572 188.825,CO(g)-110.525 -137.168 197.674,H,2,(g)0 0 130.684,14,精选2021版课件,CH,4,(g)14.15 75.496 -17.99,H,2,O(g)29.16 14.49 -2.022,CO(g)26.537 7.6831 -1.172,H,2,(g)26.88 4.347 -0.3265,物 质,解：此气相反应的计量系数是：,v,(,CH,4,)=-1,，,v,(,H,2,O,)=-1,v,(,CO,)=1,，,v,(,H,2,)=3,。,由题给,25C,的标准热力学数据，可求得：,15,精选2021版课件,在此顺便指出，由不同的方法计算得到的结果基本相同，说明了热力学公式是彼此一致的，并无相互矛盾之处。有一些微小的差别，是由于数据来源不同，属于实验误差的范围。,又,:,或由,及,用,求得：,16,精选2021版课件,因为,:,(2.10.7),所以，在下式中用,298.15K,代入,T,的位置,即可得,:,17,精选2021版课件,以及上面求得的,H,0,、,a,、,b,、,c,代入,(3.7.15),，得：,将,T,=298.125K,及,然后要求下式中的,I,。,所以得到,18,精选2021版课件,代入,T,=1000 K,以及其它有关数据得到：,19,精选2021版课件,所以气体的组成为,20,精选2021版课件,