当前课程知识点:大学化学 > 第七章 化学反应的方向 > 7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例(一) > Video
同学们好
这节我们继续讨论
化学反应方向的
影响因素
在上一节当中
我们通过讨论
标准平衡常数
与温度之间的影响规律
帮大家进一步完善了
平衡常数
与浓度、压力、催化剂和
温度等条件
影响的相互关系
那么这一节当中
我们将一些具体的实例
来讨论
温度压力和化学反应
方向之间的影响关系
首先
通过上节课我们讨论的
这样一些平衡常数
和温度之间的
对数方程
我们已经找到了
通过改变温度
可以调整
相应的平衡常数的
这样一个内在的联系
同时向大家介绍了
如果我们已知
在某一温度下的
标准的平衡常数的话
我们就可以很方便的
利用这样的数学方程呢
推出在未知温度下的
新的平衡常数
同时我们还可以通过
这样的数学关系呢
了解标准平衡常数与温度
甚至我们标准的
反应摩尔焓变
这样的关键的热力学参数
之间的关系
那么下边
我们就通过一些实例
帮大家来探讨
温度对于平衡常数的
影响规律
首先
我们来看一个
液态水和气态水之间
这样的一个反应
多半是用来讨论
我们在沸腾或者是在
蒸发过程当中的
这样一个相变条件下
它的反应的状况
对于这样一个
反应方程来讲
它的标准的
反应摩尔焓变呢
是等于40.66kJ·mol-1
如果已知这样的条件
那么我们市售的高压锅
如果要求水温能够达到
124℃
这样的温度
那么
高压锅的耐压值
应该是多少呢
如果单从已知条件上
我们可能一下子
很难找到
解决这样一个
问题的思路
但是我们来剖析一下高压锅
它的实际的用途
以及为什么要用高压锅
这样一个生活当中的
最常见的原因
我们就可以找到
怎么解决
这个问题的
最好的突破口
我们大家都知道
水的沸点呢
是与环境的压力有关的
所以
当我们处在高原的时候
由于大气压力的下降
水的沸点会迅速的降低
这种现象
不仅出现在
我们高原地区
日常居民的生活当中
带来的不便
就连摄氏温度的
温标建立体系当中
也遇到了相似的困难
比如塞尔斯在最初的
摄氏温度的体系
建立过程当中
就曾经被沸点
在不同的地理位置上
而总是处在一种
不断变化的状态
所困扰
所以在早期的
摄氏温度建立体系当中
出于不得已
他曾经把水比较稳定的
温度变化点
也就是冰点
作为100℃
而把沸点呢作为0℃
做出来跟我们现在的体系
完全相反的
这样一个安排
原因就是因为
沸点是和环境的气压
直接相关的
这种现象
不仅对于温度系统的建立
带来了不便
在生活当中更是如此
由于环境气压的改变
我们的水
有可能不在100℃
而在低于100℃的情况下
就产生沸腾
而我们知道
大多数的食物加工呢
都需要在100℃情况下
才能够进行
淀粉的改性
或者是蛋白质的分解
而如果低于这样的一个温度
就产生了沸腾
水的温度就不会再升高
那么这时候
我们就难以煮熟
要烹调的食物
好在工程技术人员
帮我们解决了这个难题
就是在一个
封闭的环境当中
形成一个小的相对的高压
这也就是
我们生活上常见的高压锅
用高压锅同学们要注意
最重要的是这个小环境当中
要形成一个压力
因此压力
是我们这里考虑
建立新的平衡的
一个重要的出发点
通过前面的反应
我们可以知道
反应在标准状态下
我们所测出来的
标准的反应焓变
同时
由于我们的高压锅
要工作在124℃
这样一个温度下
所以我们要求
在这样温度下
相应的压力
应该是怎么样一个范围
这也就是我们确定高压锅
它的耐压值的
理论依据
在标准状态下
和参考温度时
我们的标准压力呢
是100kPa
这是热力学上
已经被我们规定的
标准态
同时从这里
同学们也可以发现一个
解决化学问题的技巧
这个技巧就是
当题目当中
没有明确的给出
我们所处的这样一个
研究状态的时候
同学们就可以参考
我们的IUPCA的
参考温度
并且把我们的
热力学状态呢
以标准热力学状态
来代替
这不仅是我们
解决化学问题当中
所允许的一种技巧
也会为我们
解决复杂问题呢
带来许多方便
同时
对于我们的水
变成水蒸气的
这样一个反应
它的标准的
平衡常数的写法
是这样一种写法
原因是什么呢
是因为
我们的反应的方程左侧
是液态的水
按照标准平衡常数的
写法的规定
液态的水是不出现的
因此
我们只要考虑方程的右侧
水变为气态水时候的分压
并且除以我们的标准压力
就能够完整的表示出
水汽化过程当中的
标准平衡常数
这时候
把不同温度下的
相应的标准平衡常数
变为分压
代入相应的对数方程
代入以后呢
由于我们的标准的
反应的摩尔焓变
是已知的
这时候
我们就可以把T1、T2
相对应的p1和p2
作为我们的方程的参量
而我们刚才又取了
热力学的标准压力
和参考温度
作为我们的p1和T1
而T2呢
是题目当中
已经给出的参数
那么这时候
唯一的未知数
就是p2
解这样的方程
对同学们来讲
已经是非常方便了
通过代数的计算
我们就可以得到
如果在124℃
这样的环境下
使用高压锅
高压锅的耐压值
至少要达到211kPa
那么
在这样的温度条件下
使用的高压锅
它的耐压值确定了
并不意味着
这个耐压值
就是它的设计的
机械强度
因为我们知道
如果要保证
这样的高压锅
使用过程中的安全的话
它还要乘上
相应的安全系数
一般来讲
这样的安全系数
会在5倍左右
因此要在124℃左右
使用的高压锅
那么它的最大的耐压值呢
在厂家作为对产品的
安全设计上
要比我们设计的耐压值
还要高出约5倍
这是我们生产过程当中的
安全控制所必须的
也作为一个生活常识呢
介绍给大家
接下来
我们对于同样一个反应
我们讨论的问题
还可以从另外一个侧面
来进行深入
比如说
我们如果要求
高压锅的耐压值
达到400kPa
那么这时候
高压锅当中的
水的最高的温度
可以达到多少呢
有了刚才
我们对高压锅的了解
我们就可以从
另外一个角度
来理解压力与温度之间的
变化关系
同样对于刚才我们已经
详细介绍过的高压锅
同学们要注意
高压锅在使用过程当中的
安全
就决定于
我们高压锅当中
控制压力的这些安全装置
除了高压阀以外
有一个特别重要的细节
要跟大家进行分享
也就是
无论什么样型号的高压锅
厂家建议
使用的时间
不能超过8年
什么原因呢
就在于锅盖和锅体的
接触的部位
会由着时间的延长
而逐渐产生变形
这种变形是
由于内部的压力造成的
还由于不断的磨损造成的
所以同学们经常会
感到诧异的是
为什么
我们的锅看起来还很新
却需要拿到厂家去更换呢
原因就是
随着时间的延长
这些压力控制的边缘部分
它的变形
会使它的耐压值
迅速的下降
所以同学们通过讨论
这样的话题以后
要掌握高压锅的
使用的安全的常识
也就是当你用到
厂家规定的年限以后
一定不要去因为
我的锅还不旧
或者我的锅
没有发现明显的破坏
就延误去调换新的高压锅
这样一个必要的补救措施
否则的话
就会为我们继续的使用呢
带来相应的隐患
有关这样的话题
同学们可以课后
和你的家长
或周围的朋友
来进一步的分享和讨论
依照刚才的解题的技巧
首先我们把
已知的条件列出来
水在沸腾的时候呢
是373.15K
相应的压力呢
是100kPa
而这时候需要我们求的呢
是在400kPa情况下
所对应的高压锅内的温度
那么我们通过
分压与标准平衡常数
之间的关系
我们就很容易找到
在这样的一个
对数方程当中
温度与平衡常数之间的
数学联系
而温度与平衡常数之间的
数学联系呢
我们可以直接代入
这样的对数方程呢
在这样的对数方程当中
p1和p2都是已知的
T1呢也是已知的
而唯有T2是我们要求的
高压锅内的水的温度
通过带入已知的参数
求解未知的温度
我们可以得到
在400kPa的条件下
高压锅内的水温呢
会达到417.29K
如果换成摄氏温度呢
大约是144.14℃
这也就是通常
我们把高压锅当中的水
能够升高的
最高温度的极限了
因为
我们大多数的煮沸食物
和我们家里的烹饪
所需要的条件
都会在这个温度以下
过高的温度
就会使我们的
淀粉或蛋白质
产生过度变性
而使食物失去了口味
和我们特有的风味
所以在通常的
市售高压锅
它的使用温度上
一般不要求
达到这样的温度以上
这也就为我们
保证我们烹饪的质量
和提供生活的方便呢
提供了双重的
安全的措施
有关高压锅的相关的话题呢
我们在后面一章节当中
还会跟大家
从不同的侧面
来分享和讨论
以帮助大家
进一步的掌握
和弄清楚
在这样的对数方程当中
平衡常数、分压
与温度变化
之间的相互关系
有关这节的内容
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构;晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型(一)
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型(二)
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论(VSEPR)I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论(VSEPR)II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
--Video
-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用(一)
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用(二)
--Video
-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应(一)
--Video
-7.1 自发过程与自发反应(二)
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能(一)
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能(二)
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向(一)
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向(二)
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例(一)
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例(二)
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立(一)
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立(二)
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论(一)
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论(二)
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论(一)
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论(二)
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义(一)
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义(二)
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(一)
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(二)
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡(三)
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(一)
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(二)
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液(三)
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则(一)
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则(二)
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势(一)
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势(二)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响(一)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响(二)
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用(一)
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用(二)
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料(一)
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-化学与材料-相变材料(二)
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试