化学平衡热力学

1．化字平衡的概念

第 6 章 化学平衡热力学

6．1 重要概念和方法

在一定温度和压力下，若化学反应系统不伴随混合过程，化学反应开始后会一直进行直 至反应物完全转化成产物。如果反应过程中存在物质的混合过程，由于混合熵?mix

S 的存在， 使得反应不能进行到底，而最终获得平衡混合物。

对于等温等压下的化学反

应

? 0 = ∑

B

νB

B

= ∑ν μ

G

? = ?G

? r

m B B B

??? ?ξ

???

,

T p

此式表明：①在等温等压条件下，Gibbs 函数据与化学势判据没有区别；②在一定温度及压

力下，G ＝G(ξ)，即反应过程中系统的G 随变当达化学平衡时G 具有最小值；②在一定温度及

压力下，?r G m ＝f(ξ)，表明在反应过中?r G m 具有即时性，当达平衡位置时?r G m ＝0。

2．化学反应方向和限度的判断

化学反应等温式表明，?r

G m

的正负取决于J 与K Θ的相对大小，即

?< K Θ反应正向进行 J ? ?

> K Θ反应逆向进行

3．化学反应的J 和K Θ

??= K Θ化学平衡

参与反应的各种物质的活度积J 与反应系统的温度、压力及组成有关，即在等温等压下着反

应进行J 值不断变化；平衡常数K Θ用于描述平衡位置，它只是温度的函数，即在反应过程中

及K Θ不随组成而变化。当达化学平衡时

Θ=

K

J eq

= ∏

( )

νB

B

此式表明，K Θ值等于平衡时的活度积这便是平衡常数的物理意义。用此式可由平衡组成求 取平衡常数。反之，也可由K Θ值计算平衡组成。 4．K Θ的具体形式

在热力学中，不同的物质常选择不同的标准状态。对于同一种物质，也常用不同习惯选 择标准状态。因此，在不同情况下活度a B

具有不同的意义，因而K Θ也就具有不同的表达形

式：

(1) 对气相反应

?

f

ν

eq

?B

K Θ=∏

B

若气体可近似视为理想气体，则上式为

B

???p Θ ???

ν

? p eq

?B

(2) 对理想溶液反应

K Θ=∏

B

B

???p Θ ???

(3) 对理想稀薄溶液反应

K

K

Θ=∏

( )

νB

B

Θ=∏

( ) νB

或

B

Θ=∏

?bν

eq?B K B

??bΘ???

B?

或

Θ

= ∏?cνeq?B

K B B

???cΘ???

(4)对复相反应，若气相是理想气体而液相和固相均是纯物质，则

ν

?p e q?B

5．化学反应的?r G m和?r G mΘKΘ=∏

B

B

???pΘ???

?r G m与反应系统的温度、压力及组成有关，在等温等压下?r G m随反应进行而变化。而?r G mΘ代表参与反应的所有物质都处在各自的标准状态时反应的Gibbs函数变，所以它只是T

的函数，在反应过程中其值不随系统组成而变化。?

r G m 与?r G mΘ的值不同，其关系为：

?r G m--?r G mΘ=RTlnJ

两者具有不同的用途。?

r G m 用于判断化学反应的方向和限度，而?r G mΘ用于计算平衡常数。

6．反应物的转化率和产物的产率

平衡时消耗的反应物数

平衡转化率= 该反应物的投料数×100%

平衡产率=

平衡时得到的某产物数

按计量方程全部转化应得到的该产物数

×100%

以上定义的平衡转化率和平衡产率也分别称为理论转化率(最高转化率)和理论产率(最高产率)，它们从不同角度表征化学反应的限度。在实际情况下，如果反应不能达到平衡，实际

的转化率和产率总比平衡值低。

7．分解压

在一定温度下，将分解时有气体产生的某固体物质放入一真空密闭容器中，当达分解平

衡时，容器内的压力被称为该固体物质在该温度下的分解压。这类固体物质分解反应的平衡

常数常常通过测量分解压求得。

8．化学平衡的移动

任何处于平衡的反应，J＝KΘ。若改变反应条件使J和KΘ两者之一(或同时)发生变化，则

J≠ KΘ，于是平衡移动。

(1)温度对平衡的影响：温度的影响主要表现为温度可以改变KΘ。温度升高，使平衡向

吸热方向移动；温度降低，使平衡向放热方向移动。

(2)压力对平衡的影响：对于元气体参与的反应，压力的影响很小，一般情况下可以忽

略。对于含有理想气体(或低压气体)的反应，压力增大，使平衡向有

∑B

g

( )νB< 0的方向

移动；压力减小，使平

衡

∑B( )gνB> 0的方向移动；对于∑B( )gνB= 0的反应，压力不产

生影响。对于高压实际气体反应，上述结论是否成立，需通过具体比较改变压力时反应的J

和KΘ来判断。

(3)惰性气体对平衡的影响：在等压条件下加入惰性气体，反应气体的分压减小，所以

对平衡的影响相当于压力减小。在等容条件下加入惰性气体：对理想气体(或低压气体)反应

不产生影响；对实际气体反应将产生影响，其具体影响要根据加入惰性气体后J 的变化而定。

(4)浓度对平衡的影响：物质浓度变化会影响反应的J，从而使平衡移动。增加反应物浓

度(或减小产物浓度)，使平衡向生成产物的方向移动；减小反应物浓度(或增加产物浓度)，

使平衡向生成反应物的方向移动。因此，在实际生产过程中，人们总是采取提高较廉价的原

料的投料比的办法来提高昂贵原料的转化率。

6. 2 主要公式

? ? G Θ ?

1.

K Θ=exp ?r m

???

? G Θ=?

RT

ln ???

Θ

或

r

m

RT K

此式为平衡常数的定义式。其中K Θ为标准平衡常数，?r

G m

Θ为化学反应的标准摩尔Gibbs 函 数变，T 为反应温度。此式适用于任意化学反应。

2. ?r

G m

= ? ln RT ln K Θ+RT

J

J = ∏

ν

此式称为化学反应等温式。其中?r

G m

是化学反应的摩尔Gibbs 函数变， B

a B

B

略为参

与反应的各物质的活度积，其值与反应系统的温度、压力及组成有关。此式适用于计算任意 化学反应的?r

G m

3. ? Θ=

∑ν

r G

m

B

B ? Θ ,

f G m B

式中?f

G Θ

m ,B

是物质B 的标准摩尔生成Gibbs 函数，它是物质B 的生成反应(在标准状态下，由

稳定单质生成 1 mo1 物质B)的?r

G m

。常用物质的?f

G m

Θ (298.15K)可由手册中查得。此式适用

于计算任意化学反应的?r

G m

Θ。 4 d ln K Θ ? H Θ

dT

=

r

m

RT 2

?

Θ

此式适用于任意化学反应。它描述反应的平衡常数K Θ与温度T 的关系，即 r H m 值越大， 则T 对K Θ的影响越大，无热效应反应的K Θ不受温度影响。对吸热反应，?r

H m

Θ＞0，则K Θ随 温度升高而增大；对放热反应，?r

H m

Θ＜0，则K Θ随温度升高而减小。当温度由T 1

变化到T 2

时， 若?r

H m

Θ可近似视为常数，则上式可写作

ln K 2

ΘΘ=? H Θ ? ?

r m 11

?

K 1 R ?? ?

T T 1

2

?? ? 其中K 1

Θ和K 2

Θ分别为。T 1

和T 2

时的平衡常数。此式多用于计算不同温度下的平衡常数。

5. ? Θ ?

B ? ? Θ ( )

??

K

Θ=

∏

B

q '

ν

B

?? ? exp ??

???N ?

?

U

r

m

RT

?

式中?r

U m

Θ (0K)是化学反应 0K 时的标准内能变，T 是反应温度， 函数。对双原子分子

q 'ΘB

是分子B 的标准配分 '

Θ (

π

2 )3

2

π 2

8 1

q B

=

mkT kT

? ?

IkT

3

Θ

σh 2

? ? (? h ν kT ) N h p

1 exp

前式适用于理想气体反应，是统计力学中计算理想气体反应平衡常数的主要公式之一。

6. ?

Θ=

?

? G Θ ( ) ?

U Θ ( ) ? ? + ? U

Θ ( )

ln R K

r

?

m

m

r

m

? T

?m

T

? G Θ ( ) ? Θ ( ) ? 式中T 是反应温度，?r

U m

Θ (0K)是 0K 时理应的标准内能变 ? r ? m

U m ? ， ? T ?m

是反应的自由能函数变。此式适用于理想气体反应，是统计力学中计算理想气体反应平衡常

数的主要公式之一。

7. ? U Θ ( ) = ? H Θ ( )

T ? ∫ ? c dT

r m r m

0K

,

r p m

式中?r

U m

Θ (0K)为 0K 时反应的标准内能变，?r

H m

Θ (T)为任意温度T 时反应的标准焓变，?r c p,m

为反应的定压热容变。用此式计算?r

U m

Θ (0K)时，通常选T ＝298.15K 。此式适用于任意化学

反应，但要求当反应温度由 0K 变化到任意温度T 时，参与反应的所有物质均不能发生相变。

8. ?r

U m

Θ ( ) = ?r

H m

Θ ( ) ? ?r

[H m

Θ ( ) ( ) 0K ]m

式中?r

U m

Θ (0K)为 0K 时反应的标准内能变，?r

H m

Θ (T)为任意温度T 时反应的标准焓变，

?r [H m Θ (T)- U m Θ (0K)]m 为反应的热焓函数变。在用此式计算?r U m Θ (0K)时，通常选T ＝

298.15K 。此式适用于理想气体反应，是统计力学中计算?r

U m

Θ (0K)的主要公式之一。

6．3 思 考 题

1. 平衡常数的定义是什么?物理意义是什么?

2．平衡常数的一般表示式是什么?在各种不同的反应系统中它是如何演变成不同表示形

式的?

3．一个化学反应的平衡常数是一个固定不变的数值吗?它决定于哪些客观因素?哪些主

观因素将影响平衡常数的数值?

4．化学反应的?r

G m

Θ和?r

G m

有什么区别?计算平衡常数时用哪一个?判断化学反应的方向

用哪一个?判断平衡移动用哪一个?

5．在什么情况下可以用?r

G m

Θ来粗略估算化学反应的方向?

6．一般的化学反应为什么不能进行到底?在没有混合熵?mix

S 的反应系统中，在一定条

件下，反应一旦发生便进行到底。为什么?

7．状态函数是用以描述系统平衡状态的宏观物理量。在一个正在进行化学反应或相变

的系统中，并不处于物质平衡，这样的系统中是否每时每刻都有确定的μ，G 和 S 等状态函

数值?

8．一个化学反应的K Θ与J 的物理意义各是什么?在什么情况下二者相同? 9．什么叫化学反应的耦合?它的实质是什么?在实际中有何应用?

ν

10．什么叫同时平衡?应该如何处理同时平衡问题? ?

?

eq B

11．高压气体反应的平衡常数如何表示?高压气体反应的

ν

? eq ?B

∏ 只是温度的函数吗??Θ

?

B

p ??B

p ??

ν

?

eq

?B

同一气体反应的

p ??Θ??在高压下与在低压下相同吗?高压下的B p νB ??ν

ν

∏B

???f

p

B

Θ

??

? 与低压下的

? eq ?B

?

eq

?B

?

eq ?B

∏B

???p

p

B

Θ

??

? 相同吗? 低压气体反应的

∏B

???f p B

Θ

??

?

与 ∏B

???p

p

B

Θ

??? 相同吗?

12．平衡移动的共性是什么?一个反应的平衡常数改变了，平衡一定移动吗?反之，如果 ?

13．若化学反应的 ? C ,

r p m

= ∑B

B

ν C p

,m ,B

即产物的热容与反应物的热容相等，则平衡

常数K Θ与T 成较简单的函数关系， Θ Θ

ln K Θ=

f ( ) 。试写出上述函数的具体形式。

Θ就是反应处于平衡时 ?r

G m

= ?RT ln K ，由于K Θ是代表平衡特征的量，所以?r

G m

14．

的?r

G m

。对吗?

15．当一个气相反应在p Θ下进行时?反应的?r

G m

就是?r

G m

Θ。对吗?

16．反应 H 2

+

1

O 2

= H O

和

2

2

+ = 2

H O

2

H O 2

2

2

的?r

G m

Θ相同吗? K Θ相同吗?若不同，它们的关系如何?

17．在一个反应系统中

2H 2

( ) + O 2

( ) = 2H 2

O ( )

如果三种物质的比例n(H 2

) ：n(O 2

)：n(H 2

0)＝1：1：1 或 2：1：3，两种情况下的K Θ，J ，?r

G m

Θ 和?r

G m

分别相同吗?

18．什么叫平衡移动?哪些因素可能影响平衡移动?它们是如何影响的?

19．有人讲：一般说来，在化学反应过程中(反应的某一产物是人们所需要的产品。例

如 A 十B C 十D，其中D 是所希望的产品)，若能连续不断地及时取走产品，最终得到的产品总量要比等反应结束后一次性所得产品数量为多。这话有无根据?为什么?

20．对于气体，标准状态就意味着pΘ，所以有人说理想气体反应的标准Gibbs函数变可

表示成

?

?GΘ=?G

?

r m

???

????

Θ

这一表示式对不对? ξ,

T p

21

?r G m＜0，即反A

以到达O?G

＞0 的过程”

A ξ→ B

第21 题

22．对于封闭系统中的等T等p化学反应A十B→2C，反应的?r G m在反应过程中是否变化?

并说明理由。

23．在一定的温度和压力下，某反应系统总是?G＜0，系统中的反应物是否能全部变成

产物?

24．讨论在下列不同条件下，水煤气反应

CO(g)十H2O(g)＝CO2(g)十H2(g)

中水蒸气的转化率是否相同?

(1)反应物为 1 mo1H20(g)和l mo1CO(g)，温度为830℃，p总＝101325Pa。在该温度下KΘ＝1；

(2)除多加2 mo1 N2(g)外，其他条件与(1)同；

(3)除总压变为10132.5Pa 外，其他条件与(1)同；

(4)反应物为2 mo1H20(g)和l mol CO(g)，反应温度及压力与(1)同；

(5)进行反应的混合物为 1 mo1 H2O(g)，l mol CO(g)和l mol CO2(g)，反应温度及压力与(1)同。

25．气相反应

A(g)→B(g)十2C(8)

气体A的离解度α和平衡常数KΘ都可以用来描述反应进行的程度，所以KΘ不变，α就不变；

KΘ变化了，α必变化。这样说有道理吗?

26．将N2(g)与H2(g)以1：3 的摩尔比相混合，使之反应生成NH3(g)。在原料的转化率很小的情况下，试证明氨气的含量x(NH

3)

与反应压力成正比。

27．某温度下，一定量的PCl 5

气体在 101325Pa 下部分分解为PCl 3

和C12

，达平衡时气体 体积为 1dm 3

，PCl 5

之离解度为 50％。旨保持压力为 101325Pa 时通入C12

，使体积增至 2dm 3

。 试说明在立种情况下为什么PCl 5

的离解度减小? 28．若反应 1 和反应 2 呈同时平衡，则

Θ=Θ;

(1) K 1

K 2

(2) ?r

G m

Θ,

1=

?r

Θ

G m

,2

(3) ?r

?

G m

,1 = ?r

= ? G m

,

2 ;

= (4)

r

G m

,1 0,

r

G m

,2 0.

以上结论哪些正确?哪个是同时平衡的条件?

29．假设温度为T 时理想气体反应

0 = ∑

B νB 的?r H m Θ＞0，熵变?r S m

Θ＜0，且二者均不 随T 而变化。则温度对该反应平衡的影响为 Θ

?

H Θ

d ln K dT

= r RT 2m

> 0

所以温度升高，K Θ值增大，?r

G m

Θ=?RT 可是对于等温反应：

ln K Θ 变得越负。即升高温度有利于化学反应。

? G Θ=?

Θ ? ? Θ r

m

H T S

r

m

r m

由于?r

H m

Θ＞0、?r

S m

Θ＜0，且与温度无关，所以温度升高，-T ?r S m

Θ增大，?r

G m

Θ变得越正。 即升高温度不利于化学反应。你认为以上两个结论为什么截然不同?

30．在什么条件下，同一反应的各种反应物具有相等的转化率? 31．298K 时理想气体反应A 十B 2C 的?r

G m

Θ是指如下反应

A(纯态，298K ，p Θ)十B(纯态，298K ，p Θ) 2C(纯态，298K ，p Θ)

的Gibbs 函数变。既然上述反应中每个物质均处于 298K 及p Θ的纯态，即各自单独存在那么如 何能发生这一反应呢?

Θ

32．在公式?r

G m

= ?RT ln J eq

中，两端所对应的状态各是什么? 33．反应 1 和反应 2 分别为

100Pa )

(1)

和

400Pa )

(2)

其中压力均为分压。上述二理想气体反应的?r

G m,1

与?r

G m,2

、?r

G m,1Θ

与?r

G

m,2Θ

和K 1

Θ与K 2

Θ分

别相等吗?若不相等，差值多大?

34．在 1000℃时CaCO 3

(s)的分解压为 3.871 p Θ。若将 100g CaCO 3

(s)放入一个巨大的CO 2(g)

容器中(其中CO 2 压力为 2.000 p Θ，温度为l000℃)，达平衡后CaCO 3(s)的转化率为多大?

35．反应A(g)十B(g)＝C(g)在 25°C 及标准压力p Θ下 ∏ (

)

B p

eq B

/ p Θ ν B

，且a 25℃，l00

p Θ时

∏B

γ

νB B

= ，

∏ (

eq / p Θ

)

B

(1)当反应压力由p Θ提高到 100 p Θ(温度不变)时，此反应的

平衡混合物中C(g)的含量将如何变化?

B

p B

和K Θ各为多少?

∏ν∏(

(2)若(1)中的

(其他条件同上)，则B 的量将如何变化? eq/

p B

pΘ) B为多少?平衡时C(g)

36．理想气体反应N2(g)十3H2(g)＝2NH3(g)，在一定温度及标准压力pΘ下，平衡系统中各物质的量分别为n(N2)＝4mol，n(H2)＝1mol，n(NH3)＝1mol，

(1)若保持系统的温度和压力不变，往其中加入0.1 mol N2，则平衡如何移动?

(2)若保持温度和压力不变，往原系统中加入0.1 mol H2 则平衡如何移动?

化学热力学,化学平衡

化学热力学化学平衡 一、选择题 （）1. 下列过程中，△G=0的是 (A) 氨在水中解离达平衡(B) 理想气体向真空膨胀(C) 乙醇溶于水(D) 炸药爆炸（）2. 一定条件下，合成氨反应呈平衡状态，3H2+N2=2NH3-------K1， 3 2H2+ 1 2 N2=NH3-----K2，则K1与K2的关系为 (A) K1=K2(B) K12 = K2(C) K22=K1(D) 无法确定 （）3. 下列反应中哪个是表示△r H m=△f H m(AgBr，s)的反应 (A) Ag+(aq)+Br―(aq)=AgBr(s) (B) Ag(s)+1/2 Br2(l)=AgBr(s) (C) 2Ag(s)+Br2(g)=2AgBr(s) (D) Ag(s)+1/2 Br2(g)=AgBr(s) （）4.已知：A+B?→ ?M+N，Δr H1=35 kJ·mol－1；2M+2N?→ ?2D，Δr H2=－80 kJ·mol－1；则 A+B?→ ?D的Δr H3是 (A) －5kJ·mol－1(B) －10kJ·mol－1(C) －45kJ·mol－1(D) 45kJ·mol－1 （）5. H2 O(l，100℃，101.3 kPa) ?→ ?H2 O(g，100℃，101.3 kPa)， 设H2 O(g)为理想气体，则由始态到终态体系所吸收的热量Q为 (A) ＞ΔH(B) ＜ΔH(C) ＝ΔH(D) ＝ΔU （）6. 下列单质的Δf H m不等于零的是 (A) Fe(s) (B) C(石墨) (C) Ne(g) (D) Cl2 (l) （）7. 合成氨反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)在恒压下进行时，若向体系中引入氩气，则氨的产率 (A) 减小；(B) 增大；(C) 不变；(D) 无法判断。 （）8. 下列反应中，△r H m与产物的△f H m相同的是 （A）2H2 （g）+O2 （g） →2H2O（l）（B）NO（g）+?O2（g）→NO2（g） （C）C（金刚石）→C（石墨）（D）H2 （g）+?O2 （g） →H2O（g） （）9. 在标准压力和373 K下，水蒸气凝聚为液态水时体系中应是 (A) ΔH= 0 (B) ΔS= 0 (C) ΔG= 0 (D) ΔU = 0 （）10. 某体系在失去15kJ热给环境后，体系的内能增加了5kJ,则体系对环境所作的功是 (A) －20 kJ(B) －10 kJ(C) 10 kJ(D) 20 kJ （）11. 已知Zn(s) + 1/2O2 (g) ＝ZnO(s) Δr H m 1 = －351.5 kJ·mol－1 Hg(l) + 1/2O2 (g) ＝HgO(s,红) Δr H m 2 = －90.8 kJ·mol－1 则Zn(s) + HgO(s,红) ＝ZnO(s) + Hg(l) 的Δr H m为(kJ·mol－1) (A) 442.3 (B) －260.7 (C) 260.7 (D) －442.3 （）12.下列物理量中，属于状态函数的是 (A) ΔH(B) ΔU(C) Q(D) H （）13. 稳定纯态单质在298 K,100 kPa下，下述正确的是

化工热力学

《化工热力学》综合复习资料 一、乙腈(1)和乙醛(2)在87.0kPa ，80℃时混合形成等分子蒸汽混合物，已知B 11= - 2.619m 3/kmol ， B 22=- 0.633m 3/kmol ，δ12= - 4.060m 3/kmol ，请计算混合物中组分1和2的逸度1?f 和2 ?f 。 二、在某T , p 下，测得某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：122ln (20.5) x x γ=+，211ln (20.5) x x γ=+，i γ为基于Lewis －Randall 规则标准状态下的活度系数。试问，这两个方程式是否符合热力学一致性？ 三、在一定温度和压力下，某二元液体混合物的活度系数如用下式表达： )(ln 221bx a x +=γ )(ln 112bx a x +=γ 式中a 和b 仅为温度和压力的函数，γi 为基于Lewis-Randall 规则标准态下的活度系数。请问，这两个表达式是否满足Gibbs-Duhem 方程？ 四、苯(1)-环己烷(2)恒沸混合物的组成x 1=0.525，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为77.4℃，如果气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。并已知纯组分在77.4℃下的饱和蒸气压分别为： s p 1=93.2 kPa ， s p 2=91.6 kPa 。试求(1) Van Laar 方程的方程参数。(2) 在77.4℃下与x 1=0.7成平衡的气相 组成y 1。 五、甲醇(1)和甲乙酮(2)在337.3K 和1.013×105Pa 下形成恒沸物，其恒沸组成x 1为0.842，并已知在337.3K 时甲醇和甲乙酮的饱和蒸气压分别为Pa p s 4110826.9?=，Pa p s 4 210078.6?=。如气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。试计算(1) Van Laar 方程的方程参数。(2)由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值。 六、在98.66kPa ，327.6K 时丙酮(1)-甲醇(2)形成796.01=x 的恒沸物。并已知327.6K 时纯组分的饱和蒸汽压为：39.951=s p kPa ，06.652=s p kPa 。试用Van Laar 方程求该溶液在x 1=0.5时的活度系数γ1和γ2。 七、已知某二元恒沸混合物的组成x 1=0.75，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为95℃，如果气相可 视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。并已知纯组分在95℃下的饱和蒸汽压分别为：s p 1=88 kPa ， s p 2=60 kPa 。试求(1) Van Laar 方程的方程参数。(2)由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值。

工程热力学基本概念

第一章 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。

化工热力学名词解释

化工热力学名词解释 1、(5分)偏离函数：* M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体 处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。 2、(5分)偏心因子： 000 .1)lg(7.0--==r T s r P ω 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙） 分子在形状和极性方面的偏心度。 3、(5分)广度性质 4、(5分)R-K 方程(Redlich -Kwong 方程) 5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质 i j n P T i i n nM M ≠??=,,]) ([ 在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。 6、(5分)超额性质：超额性质的定义是 M E = M -M id ，表示相同温度、压力和组成下，真实 溶液与理想溶液性质的偏差。ΔM E 与M E 意义相同。其中G E 是一种重要的超额性质，它与活度系数 7、(5分)理想溶液：理想溶液有二种模型（标准态）：^ f i id = X i f i （LR ） 和 ^ f i id = X i k i （HL ） 有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体 积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。 8、(5分)活度： 化工热力学简答题 1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。 偏离函数定义， * M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。如果求得同一T ，P 下M R ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM 。 2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。

物理化学第03章化学平衡热力学原理

第三章 化学平衡热力学原理 复习思考题 1．化学反应的m r G ?与Θ?m r G 有什么不同?用m r G ?及Θ ?m r G 判断化学反应进行的方向有什 么不同? 2．“Θ Θ -=?K RT G ln m r ，可见Θ ?m r G 就是反应处于平衡时的吉布斯自由能变化。”这种说 法对吗?为什么? 3．平衡常数改变了，平衡是否移动?平衡发生了移动，平衡常数是否改变? 4．什么是标准平衡常数ΘK ?“标准平衡常数数值上总是等于1”的说法对吗? Θ K 值能否 根据某温度、任一压强下反应达平衡时各气体的分压按 ∏B B ν p 计算? 5．对于一个化学反应，当人为地改变反应体系中各反应物及生成物所取的标准状态时，反 应的m r G ?Δ、Θ ?m r G 及Θ K 有无变化?为什么? 6．为什么有纯凝聚相参加的反应其平衡数表示式中没有凝聚相物质的平衡分压出现? 7．下列碳的不完全燃烧反应为： 2Ｃ（ｓ）＋Ｏ２（ｇ）==== 2ＣＯ（ｇ） Θ?m r G ＝（－232 600－167.8 T)J ·mol －１ 当升高温度时， Θ ?m r G 变得更负，从而使Θ K 更大，反应就更完全，对吗? 8．在H 2S 气体中加入较多的NH 3，体系中可有下列二反应进行： ① ＮＨ３（ｇ）＋Ｈ２Ｓ（ｇ）==== ＮＨ４ＨＳ（ｇ） ② ＮＨ３（ｇ）＋Ｈ２Ｓ（ｇ）==== ＮＨ４ＨＳ（ｓ） 当达到平衡时，二反应的Θ ?m r G 、m r G ?是否相等? 9．ＣＯ２（ｇ）＋Ｃ（ｓ）==== ２ＣＯ（ｇ）反应是气体物质的量增加的反应，反应向右进行时，压强会增大。这就不是恒温恒压条件下的反应了，是否还能用等温方程式计算m r G ?并用以判定反应的方向呢? 10．在相同温度下，下列两反应的平衡常数是否相同?(［Ｃ］表示溶解在铁液中的碳) C(石墨)＋CO ２（ｇ）==== 2CO(ｇ） ［Ｃ］＋CO ２（ｇ）==== ２ＣＯ（ｇ） 11．工业上制取水煤气的反应为：Ｃ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）==== ＣＯ（ｇ）＋Ｈ２（ｇ） 已知Θ ?m r H ＝133.5 kJ ·mol －１ ，设在673 K 时达到平衡，试讨论下列因素对平衡的影响： ①提高反应温度；②增加体系的总压；③增加水蒸气的分压；④增加碳的数量；⑤加N ２气。 12．已知一理想气体化学反应：Ａ（ｇ）==== 2Ｂ（ｇ），在298.15 K ，Θ p K ＝0.027，试问：

化学热力学与化学平衡

第二讲化学热力学与化学平衡 一、基础知识点 1. 焓与焓变 （1）热力学第一定律： （2）焓： 热力学把定义为焓 焓变： 例1 1g火箭燃料肼在氧气中完全燃烧（等容），放热20.7kJ（273.15K），求1mol肼在该温度下完全燃烧的内能变化和等压反应热 2. 生成焓，熵，自由能 标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的焓变称为该物质在T（K）时的标准生成焓（kJ/mol） 标态下，1mol某物质的熵值叫做标准熵（）（J/mol） 标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的自由能变化值称为该物质在T（K）时的标准生成自由能（kJ/mol）G：吉布斯自由能G = H - TS ?G m < 0 反应右向自发进行； ?G m = 0 反应达平衡； ?G m > 0 反应左向自发进行 3. 化学平衡 可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。

化学平衡：正逆反应速度相等时，体系所处的状态称为化学平衡。 （1）建立平衡的前提：封闭体系、恒温、可逆反应； （2）建立平衡的条件：正逆反应速度相等（动态平衡，体系并非处于静止状态）； （3）建立平衡的标志：各物质浓度不再随时间改变。平衡状态是封闭体系中可逆反应进行的最大限度； （4）化学平衡是有条件的平衡。外界因素：温度、压力、浓度、添加剂等。 4. 化学平衡常数 （1）一切可逆反应： （2）对于含气体的可逆反应： where mol/L→K C : (mol/L) ?n ; Pa , atm →K p : (Pa) ?n, (atm) ?n ?n = 0时，K C ，K p 无量纲 （1）如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。 （2）稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中 （3）同一化学反应，可以用不同的化学反应方程式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。进行化学平衡的计算时必须写出反应方程式和相应的平衡常数。 （4）对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以用平衡时的（物质的量）浓度表示外，也可以用平衡时气体的分压来表示 5. 平衡常数意义 （1）平衡常数的大小可以判断反应进行的程度、估计反应的可逆性。因为平衡状态是

热力学 动力学 化学平衡练习

热力学、动力学、化学平衡练习题 一.选择题： 1．下列参数中，哪个不属于状态函数? (A)温度T (B)压强P (C)热Q (D)焓H 2．已知反应)(2 1)()(2222g O l O H l O H + =的198-O ?-=?mol kJ H m r 反应)()(22g O H l O H =的1 0.44-O ?=?mol kJ H m r 则反应)()(2)(22222g O g O H l O H +=的为O ?m r H (A) -54 1 -?mol kJ (B) -1081 -?mol kJ (C) -1421 -?mol kJ (D)1421 -?mol kJ 3．在恒温条件下，若化学平衡发生移动，则其平衡常数 (A)不变 (B)减小 (C)增大 (D)难以判断 4．反应)()(2 1)()(22g CO g N g CO g NO += +的10.373-O ?-=?mol kJ H m r ，若要提高 )(g NO 和)(g CO 的转化率，可采取的方法是 (A)高温低压 (B)高温高压 (C)低温高压 (D)低温低压 5．已知某反应的速率常数为1 min 35.0-=k ，则此反应是 (A)零级反应 (B)一级反应 (C)二级反应 (D)三级反应 6．一个复杂反应的速度是 (A)由最慢的一步基元反应决定 (B)由最快的一步基元反应决定 (C)各步基元反应速度之和 (D)无法确定的 7．相同温度下，下列哪个反应的熵增量最大？ (A))()(2)(2223g O g SO g SO += (B))(),()(22g O s C g CO +=石墨 (C))()(3)(2223g N g H g NH += (D))(2)()(22424l O H s CaSO s O H CaSO +=? 8．某反应在298K 及×105 Pa 时正反应能自发进行，高温时，逆反应能自发 进行，说明该反应正向属于下列哪种类型? (A)0,0>??S H (C)0,0?>?S H

《化工热力学》第4章 均相敞开系统热力学及相平衡准则课后习题答案

习 题 一、是否题 1、偏摩尔体积的定义可表示为{}{}i i x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠? ??? ????=???? ???=,,,,?。(错。因对于一 个均相敞开系统，n 是一个变数，即(){}0 ,,≠??≠i n P T i n n ) 2、 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。V ，H ， U ，C P ，C V 的混合过程性质变化等于零，对S ，G ，A 则不等于零） 3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因is E M M M -=） 2、 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 （错。同于4） 5、理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ??=?。（对。因 i i i i i i is i is i P f Px x f Px f ?? ====??） 2、 温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变， 总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和） 3、 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与 压力无关．（错。理论上是T ，P ，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数） 4、 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。（对）

5、 混合物体系达到汽液平衡时，总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。（错。 两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等） 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。（对。） 二、选择题 1、由混合物的逸度的表达式i ig i i f RT G G ?ln +=知， ig i G 的状态为 （A ， () 1,?ln ),(),,(0 0==+=P f f f RT P T G x P T G ig i ig i i ig i i i 因为） A 系统温度，P =1的纯组分i 的理想气体状态 B 系统温度，系统压力的纯组分i 的理想气体状态 C 系统温度，P =1，的纯组分i D 系统温度，系统压力，系统组成的温度的理想混合物 2、 已知某二体系的 21 2121211221A x A x A A x x RT G E += 则对称归一化的活度系数1ln γ是 （A ） A 2 2211 1222112??? ? ??+x A x A x A A B 2 2211 121 1221? ??? ??+x A x A x A A C 2 1 2112x A A

第6章 化学平衡热力学原理

第6章化学平衡热力学原理 1. 1000 K，101.325kPa时，反应2SO３(ｇ) ==== 2SO2(ｇ)＋O2(ｇ)的Ｋｃ＝3.54 mol·m-3。 (1)求此反应的 Ｋｐ和Kｙ；(2)求反应SO3(ｇ)==== SO2(ｇ)＋1/2O2(ｇ)的Ｋｐ和Kｃ。 （答案：①K p= 29.43 kPa，K Y= 0.29，②K p= 171.6 kPa，K c= 1.88 mol1/2·m-3/2） 解：(1) 2SO3(ｇ)==== 2SO2(ｇ)＋O2(ｇ) K p=Kc(RT)∑νβ=3.54×8.314×1000=29.43×103 Pa=29.43kPa K y= K p·P-∑νβ=29430×(101325)-1=0.29 (2) SO3(ｇ)==== SO2(ｇ)＋1/2O2(ｇ) = = 2．在温度Ｔ容积V的容器中，充入1mol H２和3mol I２，设平衡后有x mol HI生成。若再加入2mol H２，则平衡后HI的物质的量为2x mol。试计算Ｋｐ值。 （答案：4） 解：已知平衡时生成HI摩尔数为x H2(g) + I2(g) ==== 2HI 反应前摩尔数 1 3 0 平衡时摩尔数 1-0.5x3-0.5x x 总摩尔数∑n=1- 0.5x +3- 0.5x + x = 4mol ∵∑νB = 0 若在上述平衡体系中再加入2摩尔H2

H2(g) + I2(g) ==== 2HI 重新平衡时摩尔数3－x 3－x 2x 总摩尔数=3－x+3－x+2x = 6 在同一温度T，， ∴，解此方程得：x =1.5，故 3．将含有50% CO、25% CO２、25% H２(均为摩尔分数)的混合气体通入1 173 K的炉子中，总压为202.65 kPa。试计算平衡气相的组成。已知反应 CO２(ｇ)＋H２(ｇ)===H２O(ｇ)＋CO(ｇ)在1 173 K时，Ｋｐ＝1.22。 （答案：CO2：18.03%，H2：18.03%，H2O：6.97%；CO：56.97%） 解：CO２(ｇ)＋H２(ｇ) === H２O(ｇ)＋CO(ｇ) 反应前物质的量0.25 0.25 0 0.5 mol 平衡时0.25－x0.25－x x0.5+x ∑n1= 0.25－x + 0.25－x + x + 0.5+x =1 0.22x2－1.11x + 0.07625 = 0 ，x = 0.0697 所以H2O%=6.97% CO% = (0.5+0.0697)×100% = 56.97% CO2% = H2% = (0.25-0.0697)×100% = 18.03%

化工热力学 相平衡综述

《化工热力学理论及应用》课程作业题目：液液相平衡在单一脂肪酸甲酯体系中的应用研究 院（系）：化学化工学院 专业：化学工程 学号：0000000000 姓名：000000 指导教师：00000000000000

液液相平衡在单一脂肪酸甲酯体系中的应用研究 摘要：生物柴油是一种重要的可再生能源,引起人们的广泛研究,但研究大多集中于原料,新型催化剂开发,反应工艺条件的优化等方面。生物柴油相关体系的液液相平衡数据对于生产工艺中反应器及分离装置的设计非常重要,但仅见少量文献报道。目前需要积累大量准确有效的相平衡数据,获取有效的相关热力学模型参数,尽量做到以最少量的相平衡实验数据,为今后的计算模拟及装置设计提供依据。 关键词：生物柴油;单一脂肪酸甲酯;液液相平衡 1引言 目前,对于生物柴油的研究得到了越来越多的关注,逐渐从实验室制备研究转变到工厂生产工艺研究。这一转变极大的增加了对生物柴油相关体系基础数据的需求。 相平衡数据是设计合适的分离设备所必须的。故多组分相平衡数据在设计或者优化生产过程中具有基础性的重要性。此外技术的进步和精炼的过程设计需要高质量的实验数据。但因为体系的种类很多,并且过程设计需要考虑实际意义,实验数据的数量远远不够。所以预测混合性质的技术成为了工业计算机模拟中非常重要的一部分。故需要尽量提供准确大量的数据,丰富相平衡数据库,为进一步的计算和模拟提供数据基础。 目前,对生物柴油的相关研究主要集中于原料、制备工艺的开发和优化、新型催化刑的开发和应用等方面,相关体系相平衡数据在文献中出现较少,应用模型回归和关联实验数据的研究也较少。本文选取了一系列的生物柴油相关体系,进行了不同温度条件下的相平衡数据的测定,在一定程度上弥补了这方面的空缺。 2液液相平衡的研究进展 液液相平衡研究的是达到平衡时,系统的温度、压力、各相的体积、各相的组成以及其他热力学性质间的函数关系。它是分离技术及分离设备进行开发设计的理论基础。 按照参与相平衡的相的不同,相平衡可以分为气液相平衡(VLE),液液相平衡(LLE),固液相平衡(SLE),它们是化工生产中精馆、吸收、吸附、萃取、结晶等传统分离技术的基础。为了认识其中某些过程的实质,需要测定或计算在给定条件下的平衡组成或达到一定分离条件要求下的操作条件。 一个体系中各相的性质和组成在一定压力、温度下不随时间而变化,此时认为体系中各相间达到平衡。一般说来,达到相平衡的条件是指由N个组分组成,达到P个相的相平衡时, 各个相中,各组分的化学势或逸度义相等,即 在分析和解决传质分离设备的设计、操作和控制过程中,在开发新的传质分离过程时,往往都离不开平衡数据的测定。人们进行广泛的相平衡基础数据和计算方法的深入研究,也促使了相平衡理论的发展。另外,不断涌现的新过程、新产品和新技术都要求提供新系统和新条件下的相平衡数据[1]。 2.1液液相平衡数据 在化工过程开发、装置技术改造中,基础数据的测定和积累日益突显出其重要性和必要性。测定基础数据是十分艰巨、细致、要求十分严格的工作。国内外对此都进行了大量的研究工作。 由于石油工业、石化工业的发展,蒸馆技术的普遍应用,目前VLE数据的积累是最多的。LLE数据的积累量比VLE较少,发展至今,LLE数据虽有一定的积累,并且以各种简便的形式为用户服务,但从总体来讲还是很匮乏。 表2.1为西德Dortmund大学的数据库(Dortmund Data Bank)的现状。

热力学平衡

第2章. 化学热力学与化学平衡 2.1 化学热力学基本知识 1. 研究内容：化学热力学研究的对象是宏观系统。 化学反应的能量变化；化学反应的方向；化学的反应限度。 2. 一些相关的重要的基本概念 (1)系统、环境和相： 热力学中研究的对象为系统；称系统以外的其他密切相关部分为环境。 相是系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分，相与相之间存在明显的界面。通常把只含有一个相的系统称为均相系统；含两个或两个以上相的系统称为多相系统。(2)系统的分类： 按系统与环境之间能量和物质交换有无交换分三类： 重点讨论的是封闭系统。 (3)状态和状态函数： 状态：系统的宏观性质的综合表现。

状态函数：描述系统性质的物理量(如：n、p、V、T、U、H、G、S ……) 广度性质：具有加和性的系统性质,如体积、质量等。 强度性质：不具有加和性的系统性质, 如温度。 状态函数的特点：其量值只取决系统所处的状态；其变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。(4)过程和途径： 系统状态所发生的任何变化称为过程。系统经历一个过程，由始态变化到终态，可以采用多种不同的方式，通常把完成某一过程的具体方式称为途径。 根据过程发生时的条件不同，可分为以下几类： (1)等温过程：系统的始态温度与终态温度相同。 (2)等压过程：系统始态的压力与终态的压力相同。 (3)等容过程：系统的体积无变化的过程称为等容过程。 (4)循环过程：如果系统由某一状态出发，经过一系列变化又回到原来的状态，这种过程就称为循环过程。 无机化学重点讨论等温等压等压过程。 3. 标准状态、标准状况 热力学标准状态：

第四章 均相敞开系统热力学及相平衡准则剖析

第四章均相敞开系统热力学及相平衡准则 §4-1 引言本章提要(教师录像) 第3章的研究对象是均相封闭系统，由此可以解决纯物质或均相定组成混合物的物性计算问题。非均相系统由两个或两个以上的均相系统组成，在达到相平衡状态之前，其中的每个相都是均相敞开系统，通过相之间的物质和能量传递，才能使系统达到平衡，所以，均相敞开系统的热力学关系，对于确定非均相系统相平衡十分重要。 从热力学原理上来看混合物性质计算，应该有两种方法：一是将混合物作为均相封闭系统（即定组成混合物）；二是将混合物看作是均相敞开系统（即变组成混合物），得到混合物性质随着组成的变化关系。这两种方法得到的结果应该是一致的，在实际应用中，前者常用的模型一般是状态方程及其混合法则，而后者所用的模型一般是一个液体溶液模型（如G E）。研究非均相体系的基础是均相敞开体系的热力学基本关系式。 §4-2 均相敞开系统的热力学基本关系 公式 4-1 公式4-2 公式4-3 公式4-4化学势的定义为 公式 4-5§4-3 非均相系统的相平衡准则

公式 4-6 公式 4-7 公式 4-8 §4-4 偏摩尔性质 1 偏摩尔性质的定义 2 摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系 公式 4-9 公式 4-10对于二元系统有 公式 4-11 §4-5 Gibbs-Duhem方程 Gibbs-Duhem方程表达了混合物中各组分的偏摩尔性质的相互联系，其通式为

公式 4-13 在恒定T、p条件下，式（4-13）则变成 公式 4-14 低压下的液体混合物，在温度一定时近似满足4-14式（因为压力对液体的影响较小）。 Gibbs-Duhem方程在检验偏摩尔性质模型、热力学实验数据等方面有重要作用。 式（4-13）是Gibbs-Duhem方程的通式，它有许多具体形式。 §4-6 混合过程性质变化 混合过程性质变化，可以表示为 公式4-15其中，M i是与混合物同温、同压下的纯组分的摩尔性质。 对于理想气体混合物，其混合过程性质变化可以由纯物质的性质和组成来表示，如 公式4-16 §4-7 混合物中的组分逸度和组分逸度系数 纯物质的逸度和逸度系数，为研究纯物质的相平衡提供了方便；同样，为了研究混合物相平衡的方便，从偏摩尔吉氏函数，引入了混合物中组分逸度和组分逸度系数的概念。

气体热力学动力学化学平衡练习及答案教学内容

气体热力学动力学化学平衡练习及答案 第一章2008-1-4 气体热力学动力学化学平衡练习 一、选择题 1. H2(g) + O2(g) H2O(l) 的Q p与Q V之差(kJ·mol-1)是………………………（） (A) -3.7 (B) 3.7 (C) 1.2 (D) -1.2 2. 某基元反应2A + B = C + D，若其反应速率表示式可以是： (1) d(C) / d t = k1(A)2(B) 或(2) -d(A) / d t = k2(A)2(B) 或(3) 加催化剂后d(C) / d t = k3(A)2(B) 则这些速率常数k之间的关系是…………………………………………………………（） (A) k1 = k2 = k3(B) k11k21k3 (C) k1 = k21k3(D) k1 = k31k2 3. 反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的K c = 1.86。若将3 mol H2，4 mol Br2和5 mol HBr 放在10 dm3烧瓶中，则……………………………………………………………………（） (A) 反应将向生成更多的HBr方向进行(B) 反应向消耗H2的方向进行 (C) 反应已经达到平衡(D) 反应向生成更多Br2的方向进行 4. 如果体系经过一系列变化，最后又变到初始状态，则体系的………………………（） (A) Q= 0 W= 0 ΔU = 0 ΔH= 0 (B) Q1 0 W1 0 ΔU= 0 ΔH= Q (C) Q= WΔU= Q- WΔH= 0 (D) Q1WΔU= Q- WΔH= 0 5. 某化学反应的速率常数的单位是(时间)-1，则反应是………………………………（） (A) 零级反应(B) 三级反应(C) 二级反应(D) 一级反应 6. 已知N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；N2(g) + H2(g) NH3(g) 和 N2(g) + H2(g) 2/3NH3(g) 的平衡常数分别为K1、K2和K3，则它们的关系是…（） (A) K1= K2= K3(B) K1= (K2)2= (K3)3 (C) K1= K2= K3(D) K1= (K2)1/2= (K3)1/3 7. 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是………………………………（） (A) 越负，反应速率越快(B) 越负，反应速率越快 (C) 活化能越大，反应速率越快(D) 活化能越小，反应速率越快 8. 下列说法不正确的是…………………………………………………………………（） (A) 基元反应的反应级数等于反应分子数 (B) 反应级数为分数的反应一定是非基元反应 (C) 吸热反应一定是活化能较高的反应，放热反应一定是活化能较低的反应 (D) 温度升高，有效碰撞的概率增大，反应速率增大 9. 化合物A有三种不同的水合物，它们的脱水反应的K p分别为： A·3H2O(s) = A·2H2O(s) + H2O(g) K p1 A·2H2O(s) = A·H2O(s) + H2O(g) K p2 A·H2O(s) = A(s) + H2O(g) K p3 为了使A·2H2O晶体保持稳定(不发生风化与潮解) ，容器中水蒸气压力应为…（）

化学平衡热力学

第6章 化学平衡热力学 6．1 重要概念和方法 1．化字平衡的概念 在一定温度和压力下，若化学反应系统不伴随混合过程，化学反应开始后会一直进行直至反应物完全转化成产物。如果反应过程中存在物质的混合过程，由于混合熵?mix S 的存在，使得反应不能进行到底，而最终获得平衡混合物。 对于等温等压下的化学反应 ∑=B ν0B B 此式表明：①在等温等压条件下，Gibbs 函数据与化学势判据没有区别；②在一定温度及压力下，G ＝G(ξ)，即反应过程中系统的G 随变当达化学平衡时G 具有最小值；②在一定温度及压力下，?r G m ＝f(ξ)，表明在反应过中?r G m 具有即时性，当达平衡位置时?r G m ＝0。 p T B B B m r G G ,??????????==?∑ξμν 2．化学反应方向和限度的判断 化学反应等温式表明，?r G m 的正负取决于J 与K Θ的相对大小，即 ?????=><ΘΘΘ化学平衡反应逆向进行 反应正向进行K K K J 3．化学反应的J 和K Θ 参与反应的各种物质的活度积J 与反应系统的温度、压力及组成有关，即在等温等压下着反应进行J 值不断变化；平衡常数K Θ用于描述平衡位置，它只是温度的函数，即在反应过程中及K Θ不随组成而变化。当达化学平衡时 此式表明，K Θ值等于平衡时的活度积这便是平衡常数的物理意义。用此式可由平衡组成求取平衡常数。反之，也可由K Θ值计算平衡组成。 B ()B eq B eq a J K ν∏==Θ 4．K Θ的具体形式 在热力学中，不同的物质常选择不同的标准状态。对于同一种物质，也常用不同习惯选择标准状态。因此，在不同情况下活度a B 具有不同的意义，因而K Θ也就具有不同的表达形式： (1) 对气相反应 B B eq B p f K ν∏??? ?????=ΘΘ若气体可近似视为理想气体，则上式为 B B eq B p p K ν∏????????=ΘΘ (2) 对理想溶液反应 ()B B eq B x K ν∏=Θ(3) 对理想稀薄溶液反应 ()B B eq B x K ν∏=ΘB B eq B b b K ν∏ ????????=ΘΘ或

流体相平衡的热力学基础

1 流体相平衡的热力学基础 本书主要针对化工类专业的研究生，我们假设读者至少已学过物理化学，已经熟悉了诸如封闭系统、敞开系统、环境、可逆过程、平衡态、状态函数、强度性质、广延性质、独立变量、相律等基本概念，初步掌握了热力学诸定律。能正确运用热Q、功W、热力学能U、焓H、恒容热容C V、恒压热容C P、熵S、亥氏函数(自由能)A、吉氏函数(自由焓)G、化学势 i、逸度f i 和活度a i等概念，来讨论相平衡和化学平衡问题。为避免重复太多，本章只对本书所需的经典热力学基础内容作简要介绍，其中大部分内容在面向本科生的物理化学、化学热力学和化工热力学教材中均有介绍。石油、煤焦油、页岩油以及它们的馏分、植物和动物油脂、高分子溶液或共混物等多分散系统，其组成通常利用某一种或几种性质的连续分布函数来表征，例如相对分子质量分布、芳香度等。组分分布差异对多分散系统的某些性质(如气液平衡、液液平衡、临界性质等)有显著的影响，对其热力学处理方法需要考虑这种连续分布的特点。同时，在实际应用中(特别是在高压相平衡及超临界现象等)常常涉及系统的稳定性。有鉴于此，本章在对一般物理化学和化工热力学著作中较少介绍的流体稳定性理论和多分散系统的连续热力学理论作比较详细的介绍，特别是多分散系统的相平衡和稳定性理论是近几年才逐步建立起来的，尚在不断完善之中。关于本章内容读者可以进一步参阅有关著作[1~6]。 1.1 热力学基本概念 系统(System)或称热力学系统，是指所研究的对象，包括物质和空间。 环境(Surroundings)系统以外有关的物质和空间。 分界面(Boundary)将系统和环境分隔开的想象的或真实的界面。 封闭系统(Closed system)通过分界面有能量得失、但没有物质进出的系统。 敞开系统(Open system)通过分界面既有能量得失、又有物质进出的系统。 孤立系统(Isolated system)通过分界面既没有能量得失、也没有物质进出的系统。

化学热力学的初步概念与化学平衡

学生自测练习题 第3章 化学热力学的初步概念 与化学平衡 是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1．1 Fe (s)和Cl 2 (l)的θm H f Δ都为零。 （ ） 1．2 盖斯定律认为化学反应的热效应与途径无关，是因为反应处在可逆条件 下进行的缘故。 （ ） 1．3 体系与环境无热量交换的变化为绝热过程。 （ ） 1．4 将固体NH 4NO 3溶于水中，溶液变冷，则该过程的ΔG ，ΔH ，ΔS 的符号依次为＋、－、－。 （ ） 1．5 乙醇溶于水的过程中ΔG ＝ 0。 （ ） 1．6 CO 2(g)的生成焓等于石墨的燃烧热。 （ ） 1．7 室温下，稳定状态的单质的标准摩尔熵为零。 （ ） 1．8 如果一个反应的0H >θm r Δ,0S <θm r Δ，则此反应在任何温度下都是非自 发的。 （ ） 1．9 一个化学反应的θm G r Δ的值越负，其自发进行的倾向越大，反应速率越 快。 （ ） 1．10 平衡常数的数值是反应进行程度的标志，所以对某反应不管是正反应 还是逆反应其平衡常数均相同。 （ ） 1．11 某一反应平衡后，再加入些反应物，在相同的温度下再次达到平衡， 则两次测得的平衡常数相同。 （ ） 1．12 在某温度下，密闭容器中反应2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g) 达到平衡，当保持温度和体积不变充入惰性气体时，总压将增加，平衡向气体分子数减少即生成NO 2的方向移动。 （ ） Exercises

选择题 （选择正确答案的题号填入） 2．1 某恒容绝热箱中有CH 4和O 2混合气体，通电火花使它们起反应(电火花 的能可以不计)，该变化过程的 （ ） a. ?U = 0，?H = 0 b. ?U = 0，?H > 0 c. ?U = 0，?H < 0 d. ?U < 0，?H > 0 2．2 如果系统经过一系列变化，最后又变到初始状态，则系统的 （ ） a. Q = 0，W = 0，?U = 0，?H = 0 b. Q ≠ 0，W ≠0，?U = 0，?H = Q c. Q = W ，?U = Q - W ，?H = 0 d. Q ≠ W ，?U = Q - W ，?H = 0 2．3 若两个液态组分混合形成理想溶液，则混合过程的 （ ） a. ?U = 0，?H = 0，?S = 0，?G = 0 b. ?U = 0，?H < 0，?S < 0，?G > 0 c. ?H = 0，?U = 0，?S > 0，?G < 0 d. ?H > 0，?U < 0，?G < 0，?S > 0 2．4 由图可知下述描述正确的是 （ ） a. 该反应为吸热反应 b. 反应的焓变为 –Y c. 反应的活化能 =Y d. 反应的?H = X + Y 2．5 根据热力学知识，下列定义中不正确的是 （ ） a. H 2 (g)的θm r G Δ= 0 b. H + (aq)的θm r G Δ= 0 c. H (g)的θm r H Δ= 0 d. H 2 (g)的θm r H Δ= 0 2．6 在下列反应中，焓变等于AgBr(s)的θ m f H Δ的反应是 （ ） a. Ag + (aq) + Br - (aq) → AgBr (s) b. 2Ag (s) + Br 2 (g)→2AgBr (s) c. Ag (s) +21 Br 2 (g) → AgBr (s) d. Ag (aq) +21 Br 2 (g) → AgBr (s) 2．7 已知NH 3(g)的θm f H Δ= -46 kJ·mol -1，H – H 键能为435 kJ·mol -1，N ≡N 键能为941 kJ·mol -1，则N – N 键的平均键能(kJ·mol -1)为 （ ） a. -390 b. 1169 c. 390 d. -1169 2．8 在标准条件下石墨燃烧反应的焓变为-393.6 kJ·mol -1，金刚石燃烧反

化工热力学阶段2练习题

化工热力学阶段2练习题 ——溶液热力学及相平衡部分 一、基本概念题 1. 对水的三相点的叙述，下列哪种说法是错误的。 (A)三相点的温度是273.15 K (B)自由度为零 (C)三相点由水的本性决定 (D)三相点不受地理位置的影响 2. 在描述恒沸混合物时，下列各点中哪一条是不正确的。 (A)恒沸点的F =0，是一个无变量点 (B)不具有确定的组成 (C)平衡时气相和液相组成相同 (D)其沸点随外压的改变而改变 3. 液态SO 2(l )的蒸气压随温度的关系式为：ln(p /kPa)=-3283/T +9.447，则液态SO 2的摩尔蒸发热为 (A)27.30 kJ ?mol -1 (B)3.283 kJ ?mol -1 (C)0.3950 kJ ?mol -1 (D)7.561 kJ ?mol -1 4. A 、B 两液体混合物在T-x 图上出现最高点，则该混合物对Lewis-Randall 规则产生 (A)正偏差 (B)负偏差 (C)无偏差 (D)无规则 5. 固溶体是 (A)两个固相混合物 (B)一组分溶于另一组分所形成的固态溶液 (C)溶液与纯固体 (D)低共熔混合物的另一名称 6. 定温下水、苯甲酸、苯平衡系统中可以共存的最大相数为 (A) 6 (B)5 (C)4 (D)3 7. 三组分系统的最大自由度F max 和平衡共存的最大相数π max 分别为 (A) F max =3，π max =3 (B) F max =3，πmax =4 (C) F max =4，π max =5 (D) F max =4，π max =4 8. 由混合物的逸度的表达式ig ?ln i i i G G RT f =+知，ig i G 的状态为： (A)系统温度，p =1的纯组分i 的理想气体状态 (B)系统温度，系统压力的纯组分i 的理想气体状态