热力学和催化反应
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
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。
你确定实际反应就是这个?
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”
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!
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。
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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