化學反應標準平衡常數(shù)

化學反應標準平衡常數(shù)第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一氣體反應的平衡常數(shù)1、理想氣體反應的平衡常數(shù)2、實際氣體反應的平衡常數(shù)第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)且pB=xBp，代入有式中,,p

eq為反應平衡時組分B的平衡分壓、物質(zhì)的量分數(shù)及反應壓力。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(1)Kp定義代入得K

=Kp可以看出，Kp在一般情況下是有量綱的量，其量綱為壓力單位的-ΣνB次方。顯然，Kp也只溫度的函數(shù)。一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(2)Kx定義代入得顯然，Kx是量綱一的量。除ΣνB

=0的情況外，Kx對于一指定反應來說是溫度和壓力的函數(shù)。一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(3)Kn定義代入得可見，Kn在一般情況下是有量綱的量。Kn對一指定的反應是T、p的函數(shù)。一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

(4)Kc定義代入得可見，Kc在一般情況下是有量綱的量。Kc對一指定的反應亦只是溫度的函數(shù)。定義代入得一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

理想氣體反應的平衡常數(shù)關系式一氣體反應的平衡常數(shù)1理想氣體反應的平衡常數(shù)第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2實際氣體反應的平衡常數(shù)對于實際氣體混合物，有根據(jù)反應平衡條件，得標準平衡常數(shù)為令

Kf=代入有=Kf

一氣體反應的平衡常數(shù)第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

Kf

在一般情況下是非量綱一的量，只有當=0時才是量綱一的量。Kf對于指定的反應亦只是溫度的函數(shù)。由于fB=γBpB，令

Kγ=，Kp=代入上式有

Kf=Kγ

Kp所以有Kf只是溫度的函數(shù),Kγ、Kp卻是溫度、壓力、組成的函數(shù)。一氣體反應的平衡常數(shù)2實際氣體反應的平衡常數(shù)第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一在p→0的極限情況下

γB=1，Kγ=1，則Kf在數(shù)值上等于Kp

。若用不同總壓下測得的Kp外推至p→0，則可求得反應的Kf。同理故，可由實驗結果外推確定標準平衡常數(shù)。一氣體反應的平衡常數(shù)2實際氣體反應的平衡常數(shù)第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一例5-2P129[平衡組成的計算]理想氣體反應2A(g)+D(g)→G(g)+H(g)的(800K)=-12.552kJ·mol-1。在800K的條件下將3.0mol的A、1.0mol的D和4.0mol的G放入8.0dm3的容器中。試計算各反應物質(zhì)平衡時的量。解:lg=-/(2.303RT)=6.60以pB=nBRT/V代入得==6.60(上標“eq”均被略去)第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一理想氣體反應2A(g)+D(g)→G(g)+H(g)設反應達到平衡時已反應掉D的物質(zhì)的量為x，則有nA=3–2x,nD=1–x,nG=4+x,nH=x。代入式=整理得方程：

x3–3.995x2+5.269x–2.250=0解方程求出x=0.93，因此平衡時各物質(zhì)的量分別為nA=1.14mol,nD=0.07mol,nG=4.93mol,nH=0.93mol例5-2P129[平衡組成的計算]第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一例[平衡常數(shù)計算]已知合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)，在500℃時，=－71.90kJ·mol-1故在極低的壓力下反應的Kp

＝①。知道500℃，6107Pa下，反應的＝0.2，則在此溫度、壓力下反應的Kf＝②，Kp＝③。解：第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一平衡常數(shù)計算[例]①低壓時可視為理想氣體②對于實際氣體③第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一二液相混合物與溶液中的平衡常數(shù)1、液相混合物各組分間反應化學平衡2、溶液中反應的化學平衡第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一1.液相混合物各組分間反應的化學平衡組分B的化學勢表達式為由平衡條件，有≈Kx=定義：若為理想混合物，由于γB=1,則則：第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2.溶液中反應的化學平衡其值可按下式進行計算：根據(jù)化學反應標準平衡常數(shù)的定義(溶質(zhì)的組成標度選用b)第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2.溶液中反應的化學平衡其中：aA=γAxA,aB,b=γBbB

/b。所以標準平衡常數(shù)為：在理想稀溶液中，aA→1,γB,b→1，令Kb=則若理想稀溶液中的溶質(zhì)采用不同的濃度表示方法還可以分別導出第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一三多相反應的化學平衡討論一類最常見的情況：氣體與純固（或液）體間的化學反應。凝聚相在通常溫度下由于Vm值很小，在壓力p與p相差不很大的情況下：也就是說凝聚相純物質(zhì)的活度可視為1。如果氣態(tài)物質(zhì)均按理想氣體處理:那么這類多相反應的標準平衡常數(shù)表達式可以簡化成與理想氣體反應的標準平衡常數(shù)表達式形式上一樣：[下標B(g)表示只對氣體求積]第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一多相反應：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

上式表明：在指定的溫度下碳酸鈣的分解反應達到平衡時，系統(tǒng)中的peq(CO2)是常數(shù)。該平衡壓力就稱為碳酸鈣在指定溫度下的分解壓。若系統(tǒng)中CO2的分壓小于溫度T時分解壓(即Ja＜K)，則分解反應可自動進行。反之，則不分解。物質(zhì)分解壓的大小可以用來衡量該物質(zhì)的穩(wěn)定性，分解壓愈大就愈不穩(wěn)定。標準平衡常數(shù)

(T)=exp[-(T)/(RT)]其中：

(T)

=(CO2,g,T)+(CaO,s,T)－(CaCO3,s,T)標準平衡常數(shù)的表達式：

K=peq(CO2)/p三多相反應的化學平衡第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一氧化物CuONiOFeOMnOSiO2Al2O3MgOCaO分解壓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穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性漸增表

某些氧化物在1000K下的分解壓煉鋼中可選擇Al、Si、Mn作為脫氧劑三多相反應的化學平衡第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一當分解產(chǎn)生不止一種氣體時，K

=[peq(NH3)/p][peq(H2S)/p]=[peq/(2p)]2如NH4HS(s)的分解反應：NH4HS(s)＝NH3(g)+H2S(g)則分解壓指的是平衡時系統(tǒng)的總壓peq=peq(NH3)+

peq(H2S)如果NH3(g)，H2S(g)均由NH4HS(s)分解產(chǎn)生，那么三多相反應的化學平衡第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一三多相平衡——分解壓與物質(zhì)穩(wěn)定性298K

將碳酸氫銨置一真空容器分解分解達平衡時容器內(nèi)總壓為8.4kPa。將NH4HCO3(s)

放入含NH3(g)、CO2(g)

和H2O(g)

分別為30kPa、11kPa和0.30kPa

的容器。

NH4HCO3(s)

能否分解？出發(fā)點：氣體由碳酸氫銨分解Kp＜Jp

，該條件下，碳酸氫銨不能分解第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一三多相平衡——分解壓與物質(zhì)穩(wěn)定性風化條件：空氣中水蒸氣的分壓潮解條件：穩(wěn)定條件：第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一例5-3P131

求下述反應的(298.15K)及Ja表達式：CO2(g)+2NH3(g)＝H2O(l)+CO(NH2)2(aq)已知(CO2,g,298.15K)=-393.8kJ·mol-1;(NH3,g,298.15K)=-16.64kJ·mol-1(H2O,l,298.15K)=-237.2kJ·mol-1;[CO(NH2)2,aq,298.15K]=-203.5kJ·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)=13.62kJ·mol-1第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一理想氣體、無限稀薄溶液處理（→1，→1）例5-3P131第27頁，共