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第3节 化学反应标准平衡常数.pdf

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第3节 化学反应标准平衡常数.pdf


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第 5 章 化学反应系统热力学 一 摩尔反应Gibbs 自由能的计算 二 化学反应的自发方向和限度 三 化学反应标准平衡常数 四 各种因素对化学反应平衡的影 第3节 化学反应标准平衡常数 一、气体反应的平衡常数 二、液相混合物与溶液中反应的平衡常数 三、多相反应的平衡常数 一 气体反应的平衡常数 1、理想气体反应的平衡常数 2 、实际气体反应的平衡常数 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 且 p =x p , 代入有 B B 式中 , , p eq 为反应平衡时组分B 的平衡分压、物质的量分数及反应压力。 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 (1) K 定义 p 代入得 K  = K p 可以看出,K 在一般情况下是有量纲的量,其量纲为 p 压力单位的- Σν 次方。显然,K 也只温度的函数。 B p 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 (2) K 定义 x 代入得 显然,K 是量纲一的量。除Σν = 0 的情况外,K x B x 对于一指定反应来说是温度和压力的函数。 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 (3) K 定义 n 代入得 可见,K 在一般情况下是有量纲的量。 n K 对一指定的反应是T、p 的函数。 n 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 (4) K 定义 c 代入得 故,K 在一般情况下是有量纲的量。 c K 对一指定的反应只是温度的函数。 c 定义 代入得 一 气体反应的平衡常数 1 理想气体反应的平衡常数 理 想 气 体 反 应 的 平 衡 常 数 关 系 式 一 气体反应的平衡常数 2 实际气体反应的平衡常数 对于实际气体混合物,有 根据反应平衡条件,得标准平衡常数为 令 K = f 代入有 =K f 一 气体反应的平衡常数 2 实际气体反应的平衡常数 K 在一般情况下是非量纲一的量,只有当 -Σν = 0 时才 f B 是量纲一的量。K 对于指定的反应亦只是温度的函数。 f 由于f =γ p , 所以有 B B B 令 K = , K = γ p 代入上式有 K = K K K 只是温度的函数, f γ p f K 、K 却是温度、压力、组成的函数。 γ p 一 气体反应的平衡常数 2 实际气体反应的平衡常数 在p →0的极限情况下 γ =1,K =1,则K 在数值上等于K 。 B γ f p 若用不同总压下测得的K 外推至 p p →0 ,则可求得反应的Kf 。 同理 故,可由实验结果外推确定标准平衡常数 。 例5-2 P129 [平衡组成的计算] 理想气体反应 2A(g) + D(g)→G(g) + H(g) 的 (800K) = - 12.552 kJ·mol-1 。在800 K的条件下将 3 3.0 mol的A 、1.0 mol的D 和4.0 mol的G 放入8.0 dm 的容 器中。试计算各反应物质平衡时的量。 解: lg K  = - /(2.303RT) K  = 6.60 以 p = n RT/V 代入得 B B K  = = 6.60 (上标“e ”均被略 去) 例5-2 P129 [平衡组成的计算] 理想气体反应 2A(g) + D(g)→G(g) + H(g) 设反应达到平衡时已反应掉D的物质的量为x , 则有n =3 – 2x , n =1 – x , n = 4+x , n = x 。 A D G H 代入式 K  = 整理得方程: 3 2 x – 3.995 x +5.269 x – 2.250 = 0 解方程求出 x = 0.93 , 因此平衡时各物质的量分别为 n = 1.14mol , n =0.07mol ,n = 4.93mol, n = 0.93mol A D G H 例 [平衡常数计算] 已知合成氨反应: N (g) +3H (g) = 2NH (g) , 2 2 3 在500 ℃时, = -71.90 kJ·mol-1 故在极低的压力下反应的K = ① 。知道500℃ , p 7 610 Pa下,反应的 =0.2 ,则在此温度、压力 下反应的 K = ② , K = ③ 。 f p 解: 平衡常数计算[例] ①低压时可视为理想气体 ② 对于实际气体 ③ 第3节 化学反应标准平衡常数 一、气体反应的平衡常数 二、液相混合物与溶液中反应的平衡常数 三、多相反应的平衡常数 二 液相混合物与溶液中的平衡常数 1、液相混合物各组分间反应化学平衡 2 、溶液中反应的化学平衡 1. 液相混合物各组分间反应的化学平衡 组分B的化学势表达式为 由平衡条件,有 定义: 则: 若为理想混合物, 由于 γ = 1, 则 K  ≈ K = B x 2. 溶液中反应的化学平衡 其值可按下式进行计算: 根据化

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