第3节化学反应标准平衡常数.ppt

第3节 化学反应标准平衡常数一、气体反应的平衡常数一、气体反应的平衡常数二、液相混合物与溶液中反应的化学平衡二、液相混合物与溶液中反应的化学平衡三、多相反应的化学平衡三、多相反应的化学平衡 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理想气体反应的平衡常数(1) Kp定义一 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(2) Kx定义一 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(3) Kn定义一 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 (4) Kc定义定义一 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 理理想想气气体体反反应应的的平平衡衡常常数数关关系系式式一 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2 实际气体反应的平衡常数实际气体反应的平衡常数 对于实际气体混合物，有对于实际气体混合物，有一 气体反应的平衡常数 Kf 在一般情况下是非量纲一的量，只有当 = 0 时才是量纲一的量。

Kf 对于指定的反应亦只是温度的函数一 气体反应的平衡常数2 实际气体反应的平衡常数实际气体反应的平衡常数 在p→0的极限情况下 γB=1，Kγ=1，则Kf 在数值上等于Kp 一 气体反应的平衡常数2 实际气体反应的平衡常数实际气体反应的平衡常数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 3.0 mol的A、1.0 mol的D 和4.0 mol的G 放入8.0 dm3的容器中试计算各反应物质平衡时的量 解: lg = - /(2.303RT) = 6.60 以 pB = nBRT/V 代入得  = = 6.60 (上标“eq”均被略去) 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nA=3 – 2x , nD=1 – x , nG= 4+x , nH = x。

代入式 = 整理得方程： x3 – 3.995 x2 +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 nA= 1.14mol , nD=0.07mol ,nG= 4.93mol, nH= 0.93mol例5-2 P129 [平衡组成的计算] 例 [平衡常数计算]已知合成氨反应： N2 (g)＋3H2(g) ＝ 2NH3(g)， 在500℃时， =－71.90 kJ·mol-1 故在极低的压力下反应的Kp ＝ ① 知道500℃，6107Pa下，反应的 ＝0.2，则在此温度、压力下反应的 Kf ＝ ② ， Kp ＝ ③ 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 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 组分组分B B的化学势表达式为的化学势表达式为定义：若为理想混合物，若为理想混合物，由于由于 γB = 1, 则则则：2. 溶液中反应的化学平衡 其值可按下式进行计算：2. 溶液中反应的化学平衡其中：aA=γAxA , aB,b=γBbB /b 。

所以标准平衡常数为：三 多相反应的化学平衡讨论一类最常见的情况：气体与纯固（或液）体间的化学反应多相反应：CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)标准平衡常数 (T) = exp[- (T) / (RT)] 其中： (T) = ( CO2, g, T) + ( CaO, s, T) － ( CaCO3, s, T)标准平衡常数的表达式：标准平衡常数的表达式： K= peq(CO2)/p三 多相反应的化学平衡氧化物氧化物CuONiOFeOMnOSiO2Al2O3MgOCaO分解压分解压p/kPa2.0×10-81.1×10-143.3×10-183.1×10-311.3×10-385.0×10-463.4×10-502.7×10-54稳定性稳定性 热热稳定性渐增稳定性渐增表表 某些氧化物在某些氧化物在1000 K下的分解压下的分解压炼钢中可选择炼钢中可选择Al、、Si、、Mn作为脱氧剂作为脱氧剂三 多相反应的化学平衡 当分解产生不止一种气体时，K =[ peq(NH3)/p][peq(H2S)/p] = [peq / (2p)]2如 NH4HS(s)的分解反应： NH4HS(s) ＝ NH3(g)+H2S(g)则分解压指的是平衡时系统的总压peq = peq(NH3) + peq(H2S)如果NH3(g)，H2S(g)均由NH4HS(s)分解产生，那么三 多相反应的化学平衡三 多相平衡——分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性298 K 将碳酸氢铵置一真空容器分解将碳酸氢铵置一真空容器分解分解达平衡时容器内总压为分解达平衡时容器内总压为 8.4 kPa。

将将 NH4HCO3(s) 放入含放入含 NH3(g)、、CO2(g) 和和 H2O(g) 分分别为别为 30 kPa、、11 kPa 和和 0.30 kPa 的的容器容器 NH4HCO3(s) 能否能否分解？分解？出发点：出发点：气体由碳酸氢铵分解气体由碳酸氢铵分解Kp＜＜Jp ，该条件下，碳酸氢铵不能分解，该条件下，碳酸氢铵不能分解三 多相平衡——分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性分解压与物质稳定性风化条件：风化条件：风化条件：风化条件：空气中水蒸气的分压空气中水蒸气的分压空气中水蒸气的分压空气中水蒸气的分压潮解条件：潮解条件：潮解条件：潮解条件：稳定条件：稳定条件：稳定条件：稳定条件：例5-3 P131 求下述反应的 (298.15K)及Ja表达式： CO2(g)+2NH3(g)＝H2O(l)+CO(NH2)2(aq)已知 (CO2, g, 298.15K) = -393.8 kJ·mol-1 ; (NH3, g, 298.15K) = - 16.64 kJ·mol-1 (H2O, l, 298.15K) = -237.2 kJ·mol-1 ; [CO(NH2)2, aq,298.15K] = -203.5 kJ·mol-1 解: 因 =∑νB (B) 得求出： （298.15K）= exp[- /(RT)]=243.2 (298.15K)= (-237.2)+(-203.5) – (-393.8) - 2×(-16.64) = 13.62 kJ·mol-1理想气体、无限稀薄溶液处理（ →1， →1）例5-3 P131平衡常数的测定（（1）物理方法）物理方法 直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。

这种方法不干扰体系的平衡状态谱等，求出平衡的组成这种方法不干扰体系的平衡状态2）化学方法）化学方法 用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成然后用化学分析的方法求出平衡的组成。