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热力学和催化反应

作者 wljy99
来源: 小木虫 400 8 举报帖子
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有些反应在一定温度下,明明热力学上吉布斯自由能变大于0,不能自发进行,为什么选择好合适摧化剂尤其是复合催化剂之后,就会有转化率?比如:
CO2(g) + 3H2 (g)→ CH3OH(g) + H2O(g), ΔG270℃ =50.344kJ/ mol−1,但是实际却是:

Catalyst                 Preparation method             T/°C        CO2 conversion (%)           Methanol selectivity (%)        Methanol activity (mol kg−1 cat. h)        Ref.

Cu/Zn/Ga/SiO2 co-impregnation                       270                    5.6                                    99.5                                        10.9                                                  154
Cu/Ga/ZnO           co-impregnation                       270                    6.0                                    88.0                                          11.8                                                    155 返回小木虫查看更多

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  • 精华评论
  • zatnlsc

    首先,催化剂肯定不改变热力学
    其次,deltaG>0时,反应肯定不能自发进行。
    但此处所谓的反应deltaG>0,意思是当前各物种都处于相同温度和分压,反应将自发逆向进行
    而实际情况往往是远离平衡态的,反应物多,生成物几乎没有,且CO2和H2都是高压,以dG=Vdp来看,反应物G还会增加,平衡还会向生成物方向移动,将这些因素考虑进去,当前deltaG仍是<0,而随着反应进行,生成物增加,上限是进行到deltaG=0为止。

  • 纳米堂阿杜

    你确定实际反应就是这个?

  • zyhou

    你把问题简单化了,根据热力学方程,:△G = -RT ln K,可以计算平衡转化率的。
    并不是说“deltaG>0时,反应肯定不能进行”

  • qm13426292146

    热力学的问题不是特别懂。但涉及到反应本身楼主需要考虑以下问题,CO2+H2在题述的反应条件下不可避免的会进行 RWGS 反应,即CO2+H2生成 CO+H2O,这样一来,热化学方程是否会改变?更为重要的是,有了 CO 和 H2,在270 oC的温度下,在本条件下发生化学反应就很好理解了!

  • qm13426292146

    感觉二楼说的有道理!如果G 的变化值是通过查表计算得到的,那么要注意此值是代表标准状态的,针对此实际问题,初始状态时只有反应物,没有生成物,那么从化学反应等温式来计算的话,此时的 G 变化值应该是负的;另外,化学反应自发向 G 变化值小于零的方向进行,是有前提条件的,如二楼所说,那就是在等温等压下。

  • sunruiyan

    引用回帖:
    4楼: Originally posted by zyhou at 2017-02-15 12:30:17
    你把问题简单化了,根据热力学方程,:△G = -RT ln K,可以计算平衡转化率的。
    并不是说“deltaG>0时,反应肯定不能进行”

    你好,可以这么理解吗:即使在某一温度下吉布斯自由能大于零的反应,在该温度下不能自发进行但是仍然可以进行,只是平衡常数很小,所以生成的产物非常少

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