化学反应标准平衡常数课件.ppt
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- 化学反应 标准 平衡常数 课件
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1、第 5 章 化学反应系统热力学摩尔反应摩尔反应Gibbs自由能的计算自由能的计算一化学反应的自发方向和限度化学反应的自发方向和限度 二化学反应标准平衡常数化学反应标准平衡常数三各种因素对化学反应平衡的影响各种因素对化学反应平衡的影响四第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理想气体反应的平衡常数BBBOeqeqBBOeqBBO
2、BBO)(g,exp ppxppRTTKeqBpeqBx且且 pB=xB p , 代入有代入有OOBBB(id, g, , , ) (g, ) ln (/) T p TRTpp式中式中 , , p eq 为反应平衡时组分为反应平衡时组分B 的平衡分压、物质的量分数及反应压力。的平衡分压、物质的量分数及反应压力。(1) Kp定义BeqBB)(pKp BO pBBOeqBOppK代入得代入得 K = Kp可以看出,可以看出,Kp在一般情况下是有量纲的量,其量纲为在一般情况下是有量纲的量,其量纲为压力单位的压力单位的- B次方。显然,次方。显然,Kp也只温度的函数。也只温度的函数。一 气体反应的平衡
3、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BeqBB)(xKx BBBOeqOeqBeqBO)( ppKppxKxBBBOeqeqBBOeqBO ppxppK代入得代入得显然,显然,Kx是量纲一的量。除是量纲一的量。除B = 0 的情况外,的情况外,Kx对于一指定反应来说是温度和压力的函数。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理想气体反应的平衡常数(3) Kn定义 BBBeqOeqeqOeqBeqBO)( nppKnppnKneqeqBeqB/nnx BeqBB)(nKn BeqBeqnnBBOeqeqBOppxK代入
4、得代入得一 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可见,可见,Kn在一般情况下是有量纲的量。在一般情况下是有量纲的量。Kn对一指定的反应是对一指定的反应是T、p的函数。的函数。 (4) Kc定义BBOeqBOccKCBBBOOBeqBO)(pRTKpRTcKcBeqBB)(cKcBBBOeqBBOeqBOpRTcppK代入得代入得定义BpRTcKKCOOOO代入得代入得一 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故,故,Kc在一般情况下是有量纲的量。在一般情况下是有量纲的量。Kc对一指定的反应只是温度的函数。对一指定的反应只是温度的函数。
5、BBBBeqeqeqOORTKnpKpKpKKcnxp理想气体反应的平衡常数关系式理想气体反应的平衡常数关系式一 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BBOeqBBOBBO)(g,exp pfRTTKBeqBB)( fOKOOBBB(g, , , ) (g, ) ln (/) T p TRTfp BO p根据反应平衡条件,得标准平衡常数为根据反应平衡条件,得标准平衡常数为令令 Kf =代入有代入有=Kf 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 -
6、B = 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。 由于由于fB =B pB ,BeqBB)( BeqBB)( p BeqBBeqBBB)()( pKf BOO pKKf令令 K= , Kp =代入上式有代入上式有 Kf = K Kp所以有所以有Kf 只是温度的函数只是温度的函数, K、Kp却是温度、压力、组成的函数。却是温度、压力、组成的函数。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p0的极限情况下 B=1,K=1,则Kf 在数值上等于Kp 。BBOeqeqB0Olim ppxKp同理同理 故,可由实验结果外推确定标准平衡常数故,可由实验结
7、果外推确定标准平衡常数 。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 若用不同总压下测得的若用不同总压下测得的Kp外推至外推至p0,则可求得反应的则可求得反应的Kf 。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 kJmol-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。OmrG OmrG RTVpnnnnOD2AHG. 解:K = 6.60 以 pB = nBRT/V 代入得
8、K = = 6.60 (上标“eq”均被略去)lg K = - /(2.303RT) 理想气体反应 2A(g) + D(g)G(g) + H(g)RTVpnnnnOD2AHG.例5-2 P129 平衡组成的计算 设反应达到平衡时已反应掉D的物质的量为x,代入式 K = x3 3.995 x2 +5.269 x 2.250 = 0整理得方程:解方程求出 x = 0.93, nA= 1.14mol , nD=0.07mol ,nG= 4.93mol, nH= 0.93mol因此平衡时各物质的量分别为则有nA=3 2x , nD=1 x , nG= 4+x , nH = x。例 平衡常数计算已知合成
9、氨反应: N2 (g)3H2(g) 2NH3(g), 在500 时, -71.90 kJmol-1 故在极低的压力下反应的Kp 。知道500,6107Pa下,反应的 0.2,则在此温度、压力下反应的 Kf , Kp 。OmrG 4773314. 8/1090.71/O1022. 73OmrOBBeeeKRTGRT K解:解:平衡常数计算例 低压时可视为理想气体 BOO pKKp262O4OO)Pa(1022. 7)(1022. 7BppKKp BpKKf )(OOprfKKK 256Pa1061. 32 . 01022. 7KKKfp26OOPa1022. 7BpKKf 对于实际气体第3节 化
10、学反应标准平衡常数一、一、气体反应的平衡常数气体反应的平衡常数二、二、液相混合物与溶液中反应的平衡常数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 组分组分B B的化学势表达式为的化学势表达式为BeqBeqBBxKa BeqBeqBBOBBOB)(l,exp xRTTKBeqBB)( xOBBBB(l, , , ) (l, ) ln T p TRTx由平衡条件,有由平衡条件,有K Kx =定义:若为理想混合物,若为理想混合物,由于由
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