化工熱力學(xué)chap9相平衡(已修改)
2025-01-31 11:13 本頁面
【正文】 1 第八章 化學(xué)反應(yīng)平衡 2 一． 簡單反應(yīng) 對于單一反應(yīng) ， 就稱為簡單反應(yīng) ， 按通常的方式書寫為： A + B → M + L 對于這一反應(yīng)的計(jì)量式 ， 我們可以書寫成兩種形式 1． 化學(xué)計(jì)量式 Aa + Bb mM + lL 式中： A、 B、 M、 L— 物質(zhì)的分子式 a、 b、 m、 l— 化學(xué)計(jì)量系數(shù)，它們都是正數(shù)。 3 通式： 0. .. .. .. .332211 ????? NN AAAA ???? 代數(shù)計(jì)量式就是把化學(xué)計(jì)量式左側(cè)反應(yīng)物的各項(xiàng)移到右邊來。 aA bB +mM +lL= 0 （ 10— 1） — 化學(xué)計(jì)量式（反應(yīng)物為 “ ”，生成物為 “ +”） 式中： Ai— 物質(zhì)分子式 i?4 以元素角度來看 ， 應(yīng)該滿足各元素在反應(yīng)前后相等的條件 ， 對上述反應(yīng)中有 C、 O和 H三種元素 。 OHCH 2241 ?? ? 243 HCO ?? ?11 ??? 12 ??? 13 ??? 34 ???如甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） CH4 + H2O ======== CO + 3H2 可以把此反應(yīng)寫為： ====== H 031 ?? ??032 ?? ??0224 421 ??? ???C O 5 ?????? ddndndndndnNN ?????? ??44332211（ 10— 2） 并且用反應(yīng)進(jìn)度來表示。 由此可以寫為： ?? ddnii ?0?idniidn ???? ddn ii ?3．反應(yīng)進(jìn)程 定義： ε —— 反應(yīng)進(jìn)度 若 ε=1 時(shí) 表示反應(yīng)尚為開始； 表示反應(yīng)已按計(jì)量方程式100%地完成。 （ 10— 3） 若 ε=0 時(shí) 6 ?? ? ? ??00 ddn inn iii?? iiii nnn ???? 0?? iii nn ?? 00in積分式： 或 式中： — 反應(yīng)開始時(shí)（ t=0）組分的摩爾數(shù)； — 反應(yīng)過程中組分 i的摩爾數(shù)的變化 。 inin?— 反應(yīng)進(jìn)行某一時(shí)刻（ t）時(shí)組分的摩爾數(shù)； 7 4．應(yīng)用舉例 （ p239） 例 10— 1~10— 2） 設(shè)各物質(zhì)的初始含量 CH4為 1摩爾 ， H2O為 2摩爾 ， CO為 1摩爾 ， H2為 5摩爾 ， 試導(dǎo)出摩爾數(shù) ni和摩爾分率 yi對 ε的函數(shù)表達(dá)式 我們先分析一下這道題 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 分析 CH4 + H2O ====== CO + 3H2 t=0 1 2 1 5 t=t n1 n2 n3 n4 求： ni=f（ ε ） 和 yi=f（ ε ） 8 ? ???11 01n ddn ? ? ??2911 ???y? ???22 02n ddn ? ? ??2922 ???y? ??31 03n ddn ? ? ??2913 ???y? ??45 04 3n ddn ? ? ??29 354 ???y?29 ???? inn解：由反應(yīng)式 按式（ 10— 2）有 n1=1ε n2=2ε n3=1+ε n4=5+3ε nny ii ?9 1． 復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系 0?? iij A? 二． 復(fù)雜體系 對于兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)同時(shí)發(fā)生時(shí)，各個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度 ε j與每個(gè)反應(yīng)都有關(guān)系，考慮 r個(gè)獨(dú)立反應(yīng)， i個(gè)物種的復(fù)雜體系。 Ai— 每個(gè)方程式包含特定的一組化學(xué)物種 。 ij?i= 1,2,3,……… ,N 化學(xué)物種 j=1,2,3,……… .,r 獨(dú)立反應(yīng)個(gè)數(shù) 式中： — 第 j個(gè)反應(yīng)第 i個(gè)物種的化學(xué)計(jì)量系數(shù)； 10 2． 反應(yīng)進(jìn)度表示式 若把復(fù)雜反應(yīng)中每一個(gè)反應(yīng)式都看作單一的反應(yīng)，那么反應(yīng)進(jìn)度表示為： dni， 1= υ i， 1dε 1 dni， 2= υ i， 2dε 2 dni， 3= υ i， 3dε 3 dni， j= υ i， jdε j dni， r= υ i， rdε r 11 dni= dni， 1+ dni， 2+ dni， 3+? ? + dni， j+ ? ? + dni， r rji,jji,2i , 2ji , 1i dddddn ???????? ???? ?????復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度的表達(dá)式 。 )d(dn jji,r1ji ?????或： （ 104） 12 3 . 應(yīng)用舉例 ［ P239 例 102］ 例 10— 2 設(shè)一體系，下述兩個(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)出： ① ② ③ ④ CH4 + H2O （ 1） CO + 3H2 CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 （ 2） ⑤ 式中編號(hào)（ 1）和（ 2）表達(dá)式（ 104）中的 j 。如果各物質(zhì)的初始量為 3摩爾 CH4， 4摩爾 H2O，而 CO， CO2和 H2的初始量為零，試確定 ni和 yi對 ε 1和 ε 2的函數(shù)表達(dá)式。 13 解：對式（ 1） 143213111 ?ddndndndn ??????對式（ 2） 254211421 ?ddndndndn ?????? n1=3ε1ε2 ?
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