教程4.化學(xué)平衡

1、第四章 化學(xué)平衡 4-1 化學(xué)平衡的條件對(duì)定溫、定壓、W = 0 ，且 = 1mol 的化學(xué)反應(yīng) 0 , 逆反應(yīng)方向自發(fā)-定T,P,W= 0的封閉體系化學(xué)反應(yīng)方向與限度的判據(jù). 4-2 化學(xué)反應(yīng)定溫式定溫、定壓、W= 0 的任意理想氣體反應(yīng) aA + dD = gG + hH任意狀態(tài)分壓 PA PD PG PH平衡分壓 PA PD PG PH 一. 化學(xué)反應(yīng)定溫式與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1. 理想氣體反應(yīng)且令- 化學(xué)反應(yīng)定溫式 應(yīng)用公式可以計(jì)算，反應(yīng)在某一T , P , W=0的條件下，當(dāng) = 1mol 時(shí), 化學(xué)反應(yīng)的Gibbs自由能變.QP- 壓力商在反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí), rGm = 0- 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平

2、衡常數(shù)顯然，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是平衡狀態(tài)下的壓力商，而QP是體系處在任意狀態(tài)下（含平衡態(tài)）的壓力商，因此，在平衡態(tài): QP = K- 化學(xué)反應(yīng)定溫式 QP KP ，則 rGm KP ，則 rGm 0 逆反應(yīng)方向自發(fā)進(jìn)行 QP = KP ，則 rGm = 0 反應(yīng)達(dá)到平衡例題. 反應(yīng)2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) 在1000K時(shí)的KP=3.45, 計(jì)算SO2 、O2、SO3 分壓分別為 20 kPa 、10kPa , 100 kPa 的混合氣中, 上述反應(yīng)的rGm ,判斷混合氣中反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。因?yàn)?rGm 0 , 所以反應(yīng)的自發(fā)方向是逆反應(yīng)方向.例題：298K, 反應(yīng) 0.5

3、N2(g) +1.5H2(g) = NH3(g) 的rGm= -16.5 kJmol-1 。求 ：(1) 298K反應(yīng)的KP。 (2) 摩爾數(shù)之比為N2 : H2 : NH3 = 1:3:2的體系，P總 = 105 Pa時(shí), 反應(yīng)的rGm , 并判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。 0.5N2 (g) + 1.5 H2(g) = NH3 (g) nB /mol 1 3 2 n總=6 mol xB=nB/n總 1/6 3/6 2/6 PB=P總xB 105/6 105/2 105/3rGm = rGm+ RTlnQP =-16.5+8.31429810-3ln2.31 = -14.43 kJmol-1rGm

4、 0 , 則 dlnK/dT 0 , 即 T , K , 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。 (2) 對(duì)放熱反應(yīng)，rHm 0 , 則 dlnK/dT 0 , 即 T , K , 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。結(jié)論：升高溫度，平衡將向吸熱的方向移動(dòng)；降低溫度， 平衡將向放熱的方向移動(dòng)。把rHm 看作是常數(shù) , 將微分公式積分的例題4-4 已知CaCO3在1170K時(shí)的分解壓力為100.0kPa ,反應(yīng) CaCO3(s) = CaO (s) + CO2 (g) 的rHm在本題溫度范圍內(nèi)恒定為 170.8 kJ/mol. 若空氣中CO2的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)為 0.3% , 計(jì)算CaCO3 在空氣中開始分解解的溫度是多少?解

5、: T1=1170K , K1 = PCO2 / P = 100.0 / 100.0 = 1設(shè)所求溫度為 T2 , 對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為 K2 rGm ( T2)= rGm(T2) + RTlnQP,2 = - RTln K2 + RTlnQP,2 = 0K2 = QP,2 = PCO2 / P = xP總/ P = x P / P = x =0.003T2 = 879K200400K時(shí)，反應(yīng) NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系為1. 計(jì)算300K時(shí)反應(yīng)的 2. 在300K時(shí)將NH4Cl(s)放在真空密閉的容器內(nèi)分解，求HCl(g)的平衡分壓 及平衡

6、體系的自由度數(shù)。解：1.K(300K)=5.9810-15PHCl=7.6710-3 Paf = C-P+1=(3-1-1)-2+1=01下列敘述中不正確的是： (A)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)僅是溫度的函數(shù) ； (B) 催化劑不能改變平衡常數(shù)的大小 ；(C) 平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡必定發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡 (D) 化學(xué)平衡發(fā)生新的移動(dòng)，平衡常數(shù)必發(fā)生變化 。答案：D放熱反應(yīng) 2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) 達(dá)平衡后，若分別采取 增加壓力； 減少NO2的分壓； 增加O2分壓； 升高溫度； 加入催化劑 能使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)的條件是： (A) ； (B) ； (C) ； (D) 。答案

7、：A恒定溫度、壓力和不做非體積功的條件下，反應(yīng) aA + bB = gG + hH 達(dá)到化學(xué)平衡的條件是： A) A=B =G =H B) aA =bB =gG =hH C) A +B =G +H D) aA + bB = gG + hH答案：D PCl5(g)的分解反應(yīng)為 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g)，已知 PCl5(g)的分解百分?jǐn)?shù)在473K時(shí)為48.5%，而在573K時(shí)為 97%，則可判斷 A）反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為2 ； B）在兩溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)相等 ； C）反應(yīng)是放熱的 ； D) 反應(yīng)是吸熱的 。答案：D5. 已知TK時(shí)，反應(yīng) H2O (g) = H2 (g) + 0.5O2 (g) 的Kp1 和 反應(yīng) CO2 (g) = CO (g) + 0.5O2 (g) 的 Kp2, 則反應(yīng) CO(g) + H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g) 的 Kp3 為 A) Kp3= Kp1 + Kp2 B) Kp3= Kp1 / Kp2 C) Kp3= Kp2