《05章_化学平衡1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《05章_化学平衡1（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上一内容 下一内容 回主目录 返回 第五章 化学平衡 5.1 化学反应的方向及平衡条件 5.2 理想气体反应的等温方程及标准平衡常数 5.3 平衡常数及平衡组成的计算 5.4 温度对标准平衡常数的影响 5.5 其它因素对理想气体化学平衡的影响 上一内容 下一内容 回主目录 返回 5.1 化学反应的方向及平衡条件 rGm与化学反应亲和势 rGm与反应进度 的关系，平衡条件 化学反应的等温方程 上一内容 下一内容 回主目录 返回 标准反应： 0=SvBB (vB :化学计量数 ) B 摩尔反应吉布斯函数变 单位： Jmol 1 恒 T, p， W =0时，无限大的系统发生 1mol 反应引起的吉布
2、斯函数变化 rGm =SvBmB B 化学反应系统： 封闭的单相系统，不作非体积功，发生了一个化学反应，设为 ： D E F Gd e f g 化学平衡条件： (恒 T, p， W =0 ) rGm =SvBmB=0 化学反应亲和势 （ affinity of chemical reaction） 上一内容 下一内容 回主目录 返回 1. 化学反应亲和势 （ affinity of chemical reaction） 恒温恒压， W = 0 时 rGm 0 反应自发 A = 0 反应平衡 A Jp rGm 0 反应向左自发进行 K = Jp rGm = 0 反应达平衡 rm l n l n
3、l nppJG R T K R T J R TK - $rGm =rGm + RTlnJa 上一内容 下一内容 回主目录 返回 注 意 但反应组分处于标准态时可以，或者 实际反应在常压范围时也可近似估计。 发生 1mol 反应的吉布斯函数变。 1. rGm 是反应组分处于标准态时， (1) rGm 值一般不能用于判断反应的方向 。 (2) rGm 可以指示反应的限度 rGm = -RTlnK 注 意 2. rGm 是反应物、产物处于任何状态下时，发生 1mol反应的吉布斯函数变 恒 T, p 下， rGm 的正、负值 可判断反应自发方向 例 Jp= (1.00)2 (0.100)-2 (0.1
4、00)-1 =1000 解： (1) 反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) 在 2000K时 ， 已知 K =1.55 107。 (1)当 p(H2)=10kPa， p(O2)=10kPa ， p(H2O) =100kPa 时 rGm = ? 并判断反应自发进行的方向 。 因 rGm 1.245 107 Pa 即 水蒸气压 1.245 107Pa时 , 反应不能正向进行。 rGm 0 或 Jp K 把 p(H2) = p(O2) =10kPa , p = 100kPa 代入 得 上一内容 下一内容 回主目录 返回 3. 相关化学反应 K 之间的关系 2 2 r m , 1( 1 )
5、C ( s ) O ( g ) C O ( g ) G $1 2 2 r m ,12( 2) C O ( g) O ( g) CO ( g) G $2 r m , 3( 3 ) C ( s ) C O ( g ) 2 C O ( g ) G $r m ,3 r m ,1 r m ,22G G G - $ $ $13 22()KKK$(1) - 2 (2) 得（ 3） 例如，求 的 平衡常数 2C ( s ) C O (g ) 2 C O ( g )例 解： 反应 (3) 2 -反应 (2)+反应 (1) 即为待求反应 (1) H2 +D2 = 2HD (2) H2O + D2O = 2HDO
6、(3) H2O + HD = HDO + H2 试求 20 时反应 H2O+D2 = D2O+H2 的 rGm 及 K 。 20 时 ,实验测得下列同位素交换反应的 K 为 K3 =3.40 K1 =3.27 K2 =3.18 rGm = 2rGm (3) - rGm (2) + rGm (1) 根据 rGm = -RTlnK 有 K = (K3 )2 K1 / K2 = (3.40)2 3.27/3.18=11.89 rGm = -RTlnK = -6.032kJmol-1 上一内容 下一内容 回主目录 返回 4. 有纯态凝聚相参加的理想气体反应系统 对纯固或液态，压力影响可略 ms ms
7、， ml ml 有纯凝聚相参加的理想气体反应 无凝聚相项 如： Ag2S(s) + H2(g) = 2Ag(s) + H2S(g) 无凝聚相： Ag2S(s), Ag(s) BB Be= ( / ) vK p p22-1H S e H e= ( / ) ( / )K p p p p上一内容 下一内容 回主目录 返回 注意 要包括所有物质，如上例 : rGm = 2 fGm (Ag,s)+ fGm (H2S, g) - fGm (Ag2S, s) fGm (H2, g) 上一内容 下一内容 回主目录 返回 4. 有凝聚态物质参加的理想气体化学反应 32C a C O ( s) C a O ( s
8、 ) C O (g )eq 2( C O , g ) /K p p$称为 的解离压力。 )g,CO( 2p )s(C aC O3例如，有下述反应，并设气体为理想气体： = 上一内容 下一内容 回主目录 返回 4. 有凝聚态物质参加的理想气体化学反应 如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压力。 S( g )H)g(NHH S( s )NH 234 例如： S)H()NH( 23 ppp 解离压力 eq eq3 2( N H , g ) ( H S ,g )p pKpp $则热力学平衡常数： 214 ( / )pp $上一内容 下一内容 回主目录 返回 例题 例题 将一个容器为 1
9、.0547dm3的石英容器抽空，在297K时，导入 NO直到压力为 24.136 kPa。然后再引入 0.7040g溴，并升温到 323.7K。达到平衡时压力为30.823 kPa。求 323.7K时反应 2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g) 的 K 。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 例题 解：用 pB表示各物质的数量较方便 ， 323.7K时起始分压 p0(NO) = (T2/T1)p1 = (323.7/297)24.136 kPa = 26.306 kPa p0(Br2) = n(Br2)RT/V = 11.241 kPa 2NOBr(g) = 2NO(g) + B
10、r2(g) 起始 0 p0(NO) p0(Br2) 平衡 x p0(NO) - x p0(Br2) - x/2 平衡总压 p = x + p0(NO) - x + p0(Br2) - x/2 = 30.823 kPa 解得 x = 13.450 kPa 上一内容 下一内容 回主目录 返回 例题 222 ( N O ) / ( Br ) / ( N O Br ) / p p p pKpp$2222( N O ) ( B r ) 4 .1 2 7 1 0( N O B r )pppp- $上一内容 下一内容 回主目录 返回 5. 理想气体反应平衡常数的不同表示法 BBB( ) pKp 一般有单位
11、BBB( / ) cK c c $BBB( ) yKy BBB( ) nKn 上一内容 下一内容 回主目录 返回 5. 理想气体反应平衡常数的不同表示法 BeqBB( ) pKp 对于理想气体 BBBBBBB( ) ( ) / ( )pK p pp $B/( )pKp $当 B 0 pKK $上一内容 下一内容 回主目录 返回 5. 理想气体反应平衡常数的不同表示法 对于理想气体 B B BBBB B B( ) ( / ) ( / )pK c c c RT pp $ $ $ $B( / )cK c R T p $ $ $当 B 0 cKK $BBB( / ) cK c c $BB B B( /
12、 )np R T c R T c c c R TV $上一内容 下一内容 回主目录 返回 5. 理想气体反应平衡常数的不同表示法 对于理想气体 B B B BBBBB B B B( ) ( / ) ( ) ( / )pK y p p y p pp $ $ $B( / )yK p p $当 B 0 yKK $BBB( ) yKy BBp y p上一内容 下一内容 回主目录 返回 5. 理想气体反应平衡常数的不同表示法 对于理想气体 BBBBBBB( ) / ( ) pK n p p np $ $BBBB B BBB( ) / ( ) ) / ( ) nn p p n K p p n $当 B 0
13、 nKK $BBB( ) nKn B B B BB/p y p n p n 注意 (1) 气体组成可用 cB, xB, nB,pB,平衡常数为： Kx : 量纲为一 Kn : 单位 ： BB(m o l) vBB Be = ( / )vcK c cBB Be= ( )vxKxBB Be= ( )vnKn BB Be= ( )vpKpKp : 单位： BB(Pa ) vKc :量纲为一。仅与 T有关 (2) 各种平衡常数的关系 因为 所以 上一内容 下一内容 回主目录 返回 1.rGm及 K 的 计算 计算标准平衡常数： 恒温反应 : 反应温度 298K时 1. 由 rHm 和 rSm 求 rGm 5.3 平衡常数及平衡组成的计算 特例： 若 rHm， rSm与 T 无关 ( rCp, m= 0) 298298r m r m r , mK( ) ( K ) dTpH T
