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温度对平衡常数的影响 第四节 其他因素对化学平衡的影响 其它因素对化学平衡的影响 1. 压力的影响(分压) 由化学反应等温方程 一定温度下,化学反应达到平衡时,K?=Jp, 若增大平衡系统中某反应物的分压,则Jp的分母增大,Jp减小,所以K?Jp,反应向正反应方向移动。 若增大系统中某产物的分压,则Jp的分子增大,Jp增大,所以 K?Jp,平衡向逆反应方向移动。 增大平衡系统中某一组分的分压,平衡将向减小该组分分压的方向移动。 其它因素对化学平衡的影响 1. 压力的影响(总压) CO(g) + H2O(g) = CO2 (g) + H2(g) PCl5(g) = PCl3 (g) + Cl2(g) N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 其它因素对化学平衡的影响 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 1-? 3(1- ?) 2? n=4-2? P(kPa) 100 200 500 1000 ? 0.150 0.249 0.416 0.546 例题 298K时,正辛烷C8H18(g)的标准燃烧焓是–5512.4 kJ·mol–1 ,CO2(g)和液态水的标准生成焓分别为–393.5和–285.8 kJ·mol–1 ;正辛烷,氢气和石墨的标准熵分别为463.71,130.59和5.69 J·K–1·mol–1。 ⑴ 试求算298K时正辛烷生成反应的K?。 ⑵ 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利?为什么? ⑶ 升高温度对提高其产率是否有利?为什么? ⑷ 若在298K及标准压力下进行此反应,达到平衡时正辛烷的物质的量分数能否达到0.1?若希望正辛烷的物质的量分数达0.5,试求算298K时需要多大压力才行? 其它因素对化学平衡的影响 解: 对于正辛烷的生成反应: 8C(s) + 9H2(g) → C8H18(g) 从题中条件可以求此反应的?rH?m、?rS?m即可求?rG?m ⑴ ?rH?m =-[-8?(–393.5) - 9?(–285.8) -5512.4] kJ·mol–1 = –207.8 kJ·mol–1 ?rS?m = [463.71 – 9?(130.59) – 8?5.69] J·K–1·mol–1 = – 757.12 J·K–1·mol–1 ?rG?m = ?rH?m –T?rS?m =17.8 kJ·mol–1 lnK? = – ?rG?m /RT K? = 0.000754 其它因素对化学平衡的影响 8C(s) + 9H2(g) → C8H18(g) ⑵ 因为 ?ν 0,所以增加压力有利于正辛烷的生成 ⑶ 因为 ?H?m 0,所以升高温度不利于正辛烷的生成 ⑷ 若 yC8H18= 0.1 、yH2 = 0.9 、p = p? K? = (yC8H18 p/p?) /( yH2 p/p? )9= 0.258 0.000754 所以正辛烷的摩尔分数达不到0.1 若 yC8H18= 0.5 yH2= 0.5 K? = (p/p? )–8 ? yC8H18 /( yH2)9 = (p/p? )–8/(0.5) 8= 0.000754 p =491.3 kPa 其它因素对化学平衡的影响 2. 惰性组分 等容条件下,加入惰性气体对反应平衡组成无影响 P/n总 = RT/V 各组成分压不变 其它因素对化学平衡的影响 例题:工业上用乙苯脱氢制苯乙烯,已知627oC时, K? = 1.49. 求此温度下及标准压力时乙苯的平衡转化率;若用水蒸气与乙 苯的物质的量之比为10的原料气,结果又如何? 解: C6H5CH2CH3(g) = C6H5CHCH2(g) + H2(g) H2O(g) 平衡时: 1-x x x n n总=1 + x + n 其它因素对化学平衡的影响 3. 反应物配比 对于恒温、恒容条件下,增加某一种反应物物质的量,使平衡向右移动,对生成产物有利。将减小此反应物组分的平衡转化率,但可以增加其他反应物组分的平衡转化率。 b. 对于恒温、恒压条件下,加入反应物并不一定总是使平衡向右移动。与反应物的起始摩尔比 r=nB/nA有关若原料中只有反应物而无产物,当原料中反应物物质的量之比等于化学计量关
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