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)l(pm/p?
)m/(pa/p?
)a(pb/p?
)b=?
(pb/p?
)?
b
(1)式中?
b表示参加反应各物质的计量数,对于,上式可化为
压力无关。
2)由于理想气体的分压与系统压力有下列关系:
pb=pxbxb为各物质平衡时的物质的量分
数。
注意:
kp、kx是气相反应的经验平衡常数。
3)xb=nb/n总,nb为各物质平衡时的物质的量。
将此式代入(5)式可得:
【讲解】式中由于物质的量nb与pb、xb不同,不具有浓度的内涵,因此,kn不是平衡常
4)kp、kx、kn与标准平衡常数的关系:
=kp=kx=kn5.4温度对标准平衡常数的影响
化学平衡是在一定条件下的相对平衡,一旦该平衡条件改变,平衡就要发生移动。
本节主要讨论温度对化学平衡的影响。
标准平衡常数是温度的函数。
一个化学反应如果在不同的温度下进行,其平衡常数是不同的。
若想求出其它温度t下的k?
(t),就要研究温度对k?
的影响。
一、范特霍夫方程(van′thoff)
?
?
rg?
1)推导?
g?
rs?
s?
t?
pdg?
sdt?
vdp?
p
rh?
将代入可得:
移项:
r?
tttt?
pp
1?
rh等式两边同除以t,?
t2t2?
gr?
()?
rh1?
由于:
本式右面与上式左面相等,得到?
2?
t2?
tt?
p?
rgm?
rhm?
(8)范特霍夫方程?
lnk?
rhm
2)物理意义:
即为定压下,任意化学反应的标准平衡常数随温度变化的微分形式。
3)对van’thoff微分式的定性讨论
0?
p增大,对正反应有利?
lnk?
减小,对正反应不利
ht2dt?
rhm?
rhmdt定积分:
(t2)?
rmdtdlnk?
dlnk?
t1rt2r?
t1t22k?
(t1)rtrt?
通过上式,可以由某t1下的平衡常数求算t2下的平衡常数
三、压力对化学平衡的影响这儿所指的压力为体系的总压力。
理想气体平衡常数与体系的压力无关,只是温度t的函数。
反应系统的平衡常数与平衡时的组成并不是一回事。
平衡常数变了,平衡时的组成必定改变;
但体系平衡组成改变了,平衡常数却不一定改变。
vb
vb?
(?
)?
)kp?
b)e?
eb
cao(s)+co2(g)增大压力向左进行
四、惰性气体对平衡的影响
这里的惰性气体不仅仅是零族元素,而且是系统中所有不参与化学反应的成分。
等温等压的理想气体的气相反应来说,有
(nb)增大,即平衡将向右移动;
kp不变,所以?
b
b?
小,即平衡将向左移动;
五、例题
kp?
(nb)vb?
pnb?
b?
设t恒定时,为定值,且总压p恒定。
kp
【篇二:
物理化学lesson15-16化学平衡】
物理化学教案
第四章多组分系统热力学
【本章重点】1、掌握偏摩尔量和化学势的概念以及理想气体,混合理想气体,溶液中物质的化学势。
【导言】前两章所讨论的热力学系统多数都是纯物质,称为单组分系统。
描述单组分密闭系统的状态,只需两个状态性质(如t和p)就可以了。
但是,在研究化学问题的过程中,时常会遇到多种物质组成的系统,如混合气体、溶液等,称为多组分系统。
对于多组分均相系统,仅仅规定温度和压力,系统的状态并不能确定,还必须规定系统中每种物质的量(或浓度)才可确定系统的状态。
这是因为在某一组成的均相混合物中,系统的某热力学量并不等于各物质在纯态时该热力学之和。
【讲解】这说明,对乙醇和水组成的均相系统来说,虽然指明了该系统的温度和压力,而且也指明了水和乙醇在纯态时的总体积为200ml,但系统的状态性质──体积却不能确定。
亦即系统的状态还不能确定,还必须指明了乙醇在水中的浓度,此时系统的状态才能确定。
因此,要描述一多组分均相系统的状态,除指明系统的温度和压力外,还必须指明系统中每种物质的量。
为此引入一新的概念──偏摩尔量。
4-1偏摩尔量
【板书】一、偏摩尔量的定义
在由组分b,c,d?
形成的混合系统中,任一个度量(容量性质)x是t,p、nb、nc、nd?
的函数,即x=x(t,p、nb、nc、nd?
)
在恒温定恒压条件下dt=0,dp=0,全微分dx可表示为:
dx=
xbdnbxb=(?
x/?
nb)t,p,nc
【讲解】“xb”称为物质b的“偏摩尔量”。
x为系统的任意一个容量性质,例如当x为体积v时,vb是物质b的偏摩尔体积;
x为吉布斯自由能g时,gb是物质b的偏摩尔吉布斯函数。
【板书】定义表述:
在温度、压力及除了组分b以外其余各组分的物质的量均不改变的条件下,广度量x随组分b的物质的量nb的变化率xb称为组分b的偏摩尔量【板书】二、偏摩尔量的物理意义在恒温恒压条件下,往无限大的系统中(保持其浓度不变的意思)加入1mol物质i所引起系统中某个热力学量x的变化。
【讲解】偏摩尔量本身为两个容量性质之比,应当是一个强度性质,它与系统中总的物质的量有关。
在温度t、压力p一定条件下,系统的浓度不同,各物质的偏摩尔量就不同
【板书】三、偏摩尔量的特征1、只有容量性质才有偏摩尔量;
2、偏摩尔量是强度性质;
3、下标是t、p而不是其它物理量;
4、纯物质的偏摩尔量就是其摩尔量。
偏摩尔量之间的函数关系
h=u+pva=u-tsg=h-ts=a+pv
hb=ub+pvbab=ub-tsbgb=hb-tsb=ab+pvb4-2化学势
【本节重点】掌握化学势的定义及其应用【本节难点】对化学势定义的理解
【副板书】对多组分均相系统来说,按照g=f(t、p、n1、n2?
),于是有:
dg=-sdt+vdp+
已知dgt,p,w′=00为自发过程,所以
【板书】二、化学势的物理意义
物质的化学势是决定物质传递方向和限度的强度因素。
【板书】四、气体组分的化学势
2、理想气体混合物中任一组分的化学势
【本章重点】1、掌握反应的等温方程与平衡常数以及平衡常数的各种表示方法;
1、计算标准生成自由能与平衡常数;
3、其它因素对化学平衡的影响。
5-1反应的等温方程
化学反应的等温方程是表示在一定的温度、压力条件下化学反应0=
a0不可能自发进行且其逆反应会自发进行【板书】二、化学反应的等温方程对于恒温恒压下0=
b+rtln(pb/p)
定义为压力商。
【讲解】在恒温恒压下随着理想气体化学反应0=
k的量纲为一,标准平衡常数只是温度的函数。
【讲解】这是一个普遍的公式,不仅适用于理想气体化学反应,也适用于高压下真实气体、液态混合物及液态溶液中的化学反应。
因此不写出化学反应式,只给出化学反应的标准平衡常数是没有意义的。
【板书】3、有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应凝聚态(cd)指反应中有纯固态或液态物质参加。
k=
(pegb(g))vb其中pb(g)指反应中气态物质b(g)分压。
平衡测定的前提是所测的组成必须确保是平衡时的组成。
(1)平衡组成的特点:
①只要条件不变,平衡组成应不随时间变化;
转化率指转化掉的某反应物占起始反映物的分数。
在化学平衡中所说的转化率均指平衡转化率。
5-3各种因素对标准平衡常数的影响
【本节重点】掌握温度和其它几种因素对标准平衡常数的影响及范特霍夫方程【本节难点】理解并掌握温度、压力和惰性气体对化学平衡的影响
【引言】若想求出其它温度t下的k?
【板书】一、范特霍夫方程(van′thoff)由热力学基本方程曾导出
【篇三:
化学平衡教案】
Ⅰ、题目:
化学平衡Ⅱ、时间:
2008年12月Ⅲ、目的:
⒈了解化学反应过程的推动力。
⒉掌握标准平衡常数的定义。
理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用。
⒊掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法判断在一定条件下化学反应可能进行的方向会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。
⒋了解真实气体化学平衡及溶液中的化学平衡。
Ⅳ、重点:
范特霍夫方程、平衡常数的计算、影响平衡的因素
难点:
平衡常数的计算、Ⅴ、方法:
讲授Ⅵ、时数:
4课时Ⅶ、内容:
对于任意封闭系统dg?
bdnb,
恒温恒压下?
dg?
bdnb
对于任意反应dd?
ee?
...?
ff?
gg?
...根据反应进度?
的定义:
dndndndndn
d?
d?
e?
f?
...,或d?
defg?
bd?
b?
t,pb
1?
rgm)t,p?
⑴若?
即(?
rgm)t,p<0,或?
b<0,反应右向自发进行;
<0,
t,pb?
⑵若?
rgm)t,p>0,或?
b>0,反应左向自发进行;
>0,
0,⑶若?
0,或?
0,反应达到平衡;
5.2化学反应的等温方程式和平衡常数1、气相反应:
dd?
...
f?
brtlnb恒温恒压下,?
pbbb
fg?
rgm(t)?
bp?
rtln?
d
ffe?
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