化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

1、關(guān)于化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第1頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1、理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)2、實(shí)際氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第2頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)且 pB=xB p ， 代入有式中 , , p eq 為反應(yīng)平衡時(shí)組分B 的平衡分壓、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及反應(yīng)壓力。第3頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四(1) Kp定義代入得 K = Kp可以看出，Kp在一般情況下是有量綱的量，其量綱為壓力單位的- B次方。顯然，Kp也只溫度的函數(shù)。一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想

2、氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第4頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四(2) Kx定義代入得顯然，Kx是量綱一的量。除B = 0 的情況外，Kx對(duì)于一指定反應(yīng)來(lái)說(shuō)是溫度和壓力的函數(shù)。一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第5頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四(3) Kn定義代入得可見(jiàn)，Kn在一般情況下是有量綱的量。Kn對(duì)一指定的反應(yīng)是T、p的函數(shù)。一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第6頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 (4) Kc定義代入得可見(jiàn)，Kc在一般情況下是有量綱的量。Kc對(duì)一指定的反應(yīng)亦只是溫度的函數(shù)。定義代

3、入得一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第7頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)關(guān)系式一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第8頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四2 實(shí)際氣體反應(yīng)的平衡常數(shù) 對(duì)于實(shí)際氣體混合物，有根據(jù)反應(yīng)平衡條件，得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為令 Kf =代入有=Kf 一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第9頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 Kf 在一般情況下是非量綱一的量，只有當(dāng) = 0 時(shí)才是量綱一的量。Kf 對(duì)于指定的反應(yīng)亦只是溫度的函數(shù)。 由于fB =B pB ，令 K= ， Kp =代

4、入上式有 Kf = K Kp所以有Kf 只是溫度的函數(shù), K、Kp卻是溫度、壓力、組成的函數(shù)。一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)2 實(shí)際氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第10頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 在p0的極限情況下 B=1，K=1，則Kf 在數(shù)值上等于Kp 。若用不同總壓下測(cè)得的Kp 外推至p0，則可求得反應(yīng)的Kf 。同理 故，可由實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推確定標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 。一 氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)2 實(shí)際氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)第11頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四例5-2 P129 平衡組成的計(jì)算 理想氣體反應(yīng) 2A(g) + D(g)G(g) + H(g) 的 (800K)

5、 = - 12.552 kJmol-1。在800 K的條件下將 3.0 mol的A、1.0 mol的D 和4.0 mol的G 放入8.0 dm3的容器中。試計(jì)算各反應(yīng)物質(zhì)平衡時(shí)的量。 解: lg = - /(2.303RT) = 6.60 以 pB = nBRT/V 代入得 = = 6.60 (上標(biāo)“eq”均被略去)第12頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 理想氣體反應(yīng) 2A(g) + D(g)G(g) + H(g) 設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)已反應(yīng)掉D的物質(zhì)的量為x，則有nA=3 2x , nD=1 x , nG= 4+x , nH = x。代入式 = 整理得方程： x3 3.9

6、95 x2 +5.269 x 2.250 = 0 解方程求出 x = 0.93，因此平衡時(shí)各物質(zhì)的量分別為 nA= 1.14mol , nD=0.07mol ,nG= 4.93mol, nH= 0.93mol例5-2 P129 平衡組成的計(jì)算 第13頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四例 平衡常數(shù)計(jì)算已知合成氨反應(yīng)： N2 (g)3H2(g) 2NH3(g)， 在500時(shí)， =71.90 kJmol-1 故在極低的壓力下反應(yīng)的Kp 。知道500，6107Pa下，反應(yīng)的 0.2，則在此溫度、壓力下反應(yīng)的 Kf ， Kp 。解：第14頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)

7、2分，星期四平衡常數(shù)計(jì)算例 低壓時(shí)可視為理想氣體 對(duì)于實(shí)際氣體第15頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 二 液相混合物與溶液中的平衡常數(shù)1、液相混合物各組分間反應(yīng)化學(xué)平衡2、溶液中反應(yīng)的化學(xué)平衡第16頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 1. 液相混合物各組分間反應(yīng)的化學(xué)平衡 組分B的化學(xué)勢(shì)表達(dá)式為由平衡條件，有 Kx =定義：若為理想混合物，由于 B = 1, 則則：第17頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四2. 溶液中反應(yīng)的化學(xué)平衡 其值可按下式進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義(溶質(zhì)的組成標(biāo)度選用b)第18頁(yè)，共30頁(yè)，

8、2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四2. 溶液中反應(yīng)的化學(xué)平衡其中：aA=AxA , aB,b=BbB /b 。所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：在理想稀溶液中，aA1, B,b1，令Kb = 則若理想稀溶液中的溶質(zhì)采用不同的濃度表示方法還可以分別導(dǎo)出第19頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四三 多相反應(yīng)的化學(xué)平衡討論一類最常見(jiàn)的情況：氣體與純固（或液）體間的化學(xué)反應(yīng)。凝聚相在通常溫度下由于Vm值很小，在壓力p與p相差不很大的情況下：也就是說(shuō)凝聚相純物質(zhì)的活度可視為1。如果氣態(tài)物質(zhì)均按理想氣體處理:那么這類多相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式可以簡(jiǎn)化成與理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式形式

9、上一樣：下標(biāo)B(g)表示只對(duì)氣體求積第20頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四多相反應(yīng)：CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) 上式表明：在指定的溫度下碳酸鈣的分解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)中的peq(CO2)是常數(shù)。該平衡壓力就稱為碳酸鈣在指定溫度下的分解壓。若系統(tǒng)中CO2的分壓小于溫度T 時(shí)分解壓(即JaK)，則分解反應(yīng)可自動(dòng)進(jìn)行。反之，則不分解。物質(zhì)分解壓的大小可以用來(lái)衡量該物質(zhì)的穩(wěn)定性，分解壓愈大就愈不穩(wěn)定。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) (T) = exp- (T) / (RT) 其中： (T) = ( CO2, g, T) + ( CaO, s, T) ( CaCO3, s,

10、 T)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式： K= peq(CO2)/p三 多相反應(yīng)的化學(xué)平衡第21頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四氧化物CuONiOFeOMnOSiO2Al2O3MgOCaO分解壓p/kPa2.010-81.110-143.310-183.110-311.310-385.010-463.410-502.710-54穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性漸增表 某些氧化物在1000 K下的分解壓煉鋼中可選擇Al、Si、Mn作為脫氧劑三 多相反應(yīng)的化學(xué)平衡第22頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四 當(dāng)分解產(chǎn)生不止一種氣體時(shí)，K = peq(NH3)/ppeq(H2S)/p

11、= peq / (2p)2如 NH4HS(s)的分解反應(yīng)： NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)則分解壓指的是平衡時(shí)系統(tǒng)的總壓peq = peq(NH3) + peq(H2S)如果NH3(g)，H2S(g)均由NH4HS(s)分解產(chǎn)生，那么三 多相反應(yīng)的化學(xué)平衡第23頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四三 多相平衡分解壓與物質(zhì)穩(wěn)定性298 K 將碳酸氫銨置一真空容器分解分解達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)總壓為 8.4 kPa。將 NH4HCO3(s) 放入含 NH3(g)、CO2(g) 和 H2O(g) 分別為 30 kPa、11 kPa 和 0.30 kPa 的容器。 NH4HC

12、O3(s) 能否分解？出發(fā)點(diǎn)：氣體由碳酸氫銨分解KpJp ，該條件下，碳酸氫銨不能分解第24頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四三 多相平衡分解壓與物質(zhì)穩(wěn)定性風(fēng)化條件：空氣中水蒸氣的分壓潮解條件：穩(wěn)定條件：第25頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四例5-3 P131 求下述反應(yīng)的 (298.15K)及Ja表達(dá)式： CO2(g)+2NH3(g)H2O(l)+CO(NH2)2(aq)已知 (CO2, g, 298.15K) = -393.8 kJmol-1 ; (NH3, g, 298.15K) = - 16.64 kJmol-1 (H2O, l, 298.

13、15K) = -237.2 kJmol-1 ; CO(NH2)2, aq,298.15K = -203.5 kJmol-1 解: 因 =B (B) 得求出： （298.15K）= exp- /(RT)=243.2 (298.15K)= (-237.2)+(-203.5) (-393.8) - 2(-16.64) = 13.62 kJmol-1第26頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四理想氣體、無(wú)限稀薄溶液處理（ 1， 1）例5-3 P131第27頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)2分，星期四平衡常數(shù)的測(cè)定（1）物理方法 直接測(cè)定與濃度或壓力呈線性關(guān)系的物理量，如折光率、電導(dǎo)率、顏色、光的吸收、定量的色譜圖譜和磁共振譜等，求出平衡的組成。這種方法不干擾體