化学平衡详解.ppt

5.4 化学平衡 化学平衡 化学平衡所要解决的问题 5.4.1化学平衡状态 5.4.2 标准平衡常数K?(T) 5.4.2.1标准平衡常数表达式 5.4.2.2 标准平衡常数表达式的书写 使用标准平衡常数时的注意事项 5.4.2.3 反应商 反应商的意义 标准平衡常数的意义 5.4.3 范特霍夫等温方程式 标准平衡常数的意义和应用 例5-13 试由热力学数据确定下列反应 : CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g) (1)在200℃时的K?；(2) 当p(CO2) = 1.0 kPa时反应的ΔrGm,，并判断反应自发性的方向。 5.4.4 非标准状态化学反应的方向 例5-14 计算298K时，反应H2(g) + CO2(g) =H2O(g) +CO(g) (1)标准状态下反应自发进行的方向； (2) 计算反应的标准平衡常数K ? (298.15K); (3) 判断p(CO2) = 20kPa, p(H2) = 10kPa, p(H2O) = 0.020kPa, p(CO) = 0.010kPa 时反应进行的方向。 例5-15 计算反应Ag2CO3(s) = Ag2O(s) + CO2(g)在298.15K时达到平衡时CO2的分压。为防止Ag2CO3分解，空气中CO2的压力分数应控制在什么范围？ 例* 298K时，反应Ag+ (aq) + Fe2+ (aq) = Ag(s) + Fe3+ (aq)的标准平衡常数Kθ = 3.2。若反应前c (Ag+ ) = c (Fe2+) = 0.10 mol·L-1, 计算反应达到平衡后各离子的浓度。 5.4.5 多重平衡 多重平衡计算的注意事项 例5-16 若煤气发生炉中，同时发生下列两个反应： 5.4.6 化学平衡的移动 5.4.6.1 浓度对化学平衡的影响 5.4.6.2 压力对化学平衡的影响 改变体系的体积对气相反应平衡的影响 充入惰性气体对平衡的影响* 温度对化学平衡的影响 温度、平衡常数与焓变的关系 重水的富集 TaS2的提纯 利用范特霍夫方程计算反应的ΔrH?m (298K)和标准平衡常数K?(T) 例5-17 用减压蒸馏的方法精制苯酚。已知苯酚的正常沸点为455.15K，如外压减至p=1.33×104Pa。苯酚的沸点为多少？苯酚在标准状态下的蒸发热为48.14kJ·mol-1。 例* 已知反应N2 (g) + 3 H2 (g) = 2NH3 (g) , ΔrHm ?(298K)= -92.2 kJ·mol-1, K ? (298K) = 6.2 ×105。计算473K时的标准平衡常数。 克拉贝龙-克劳修斯方程 例5-18 反应 C(s) + CO2(g) = 2CO (g) 在T1 = 940K时， K ? =0.5， 在T2 = 1040K时， K ? =4.6。(1)计算该反应的ΔrHm ?和ΔrSm ?; (2)在温度为1052K时的K ? 。 例* 压力锅内，水的蒸气压可达150kPa，计算水在压力锅内的沸腾温度。 本章小结（二） 改变系统压力 改变系统的体积 改变一种或几种气体的分压 向体系内充入惰性气体 Q与K ?的关系 体系压力不变 体系体积不变 平衡可能移动的方向 平衡不移动 等温膨胀 +… νZZ + νYY = -… - νBB -νAA {peq(A)/p?} –νA·{peq(B)/p?} -νB {peq(Y)/p?}νY ·{peq(Z)/p?} νZ K θ= 等温条件下体积压缩为原来的1/n {peq(A)/p?} –νA·{peq(B)/p?} -νB {peq(Y)/p?}νY ·{peq(Z)/p?} νZ ×n∑νB Q = ∑νB 0, Q K?,平衡逆向移动； ∑νB 0, Q K?,平衡正向移动； ∑νB =0, Q = K?,平衡不移动。 ∑νBB = 0 若体系膨胀为原来的n倍，则： {peq(A)/p ?} –νA·{peq(B)/p ?} -νB {peq(Y)/p ?}νY ·{peq(Z)/p ?} νZ ×(1/n) ∑νB Q = ∑νB 0, Q K?,平衡正向移动； ∑νB 0, Q K?,平衡逆向移动； ∑νB =0, Q = K?,平衡不移动。 对气相反应，压力增大，平衡向压力减小的方向移动； 压力减小，平衡向压力增大的方向移动。 定容反应 定压反应 对平衡无影响 等价于体系的体积膨胀 ΔrGm ? = ΔrH ?m - T ΔrS ?m 吉布斯-亥姆霍兹方程 ln K ? (T) = -ΔrG?m (T)/ (RT) 范特霍夫等温方程式 R RT ΔrS?m + ΔrH?m ln K ? = - (5-16) 范特霍夫方程 R RT1 ΔrS?m + ΔrH