北京清北学堂科技中心
??= -RTlnKP计算。 ②由?rGm 二、化学反应的等温方程式
体系将发生化学变化，反应自发地往哪个方向进行呢？由化如果化学反应尚未达到平衡，学等温方程式即可判断。
（标准状态）T,P下， 理想气体反应 ｄＤ＋ｅＥ气体的任意分压为PD、PE、PF、PH时 ，则
＇
＇
＇
＇
fＦ＋hH
?PF'?__P?? ? =+ ΔrGm ΔrGm??RTln
?PD'?__??P?PF'?__?P? 令 QP??PD'?__??P
?
??PH'???__???P?d?PE'???__???Pf?h?? ?e????PH'???__???P?d?PE'???__???P?f?h?? 则 ， ?e?? ΔrGm? =ΔrGm+RTlnQP
=-RTlnKP+RTlnQP QP——压力商. 该式称作化学反应的等温方程式。
?? 若KP>QP,则ΔrGm? <0,反应正向自发进行 ?? 若KP=QP,则ΔrGm? =0,体系已处于平衡状态
?? 若KP。
例1： 已知N2O4(g)时下列体系中反应的方向：
2NO2(g)，在25℃的平衡常数KP?=0.14。判断总压为101.325kPa
?（1）N2O4与NO2含量为1：3（物质的量之比）的气体混合物； （2）N2O4与NO2含量等于4：1的气体混合物。 解：（1）该体系内N2O4与NO2的分压分别为
1?101.325kPa和 4 第11页
北京清北学堂科技中心
?PNO2??????P__??3 ?101.325kPa时，QP??PN2O4?4?????P__??? QP＞KP，反应逆方向进行。
2?3???101.325??4??101.325??????=2.25 ?1???101.325??4??101.325?????2 （2）当体系内N2O4与NO2的分压分别为
41?101.325kPa和?101.325kPa时，552QP??1??101.325??25???PNO2????101.325????P__???????=0.05 ?PN2O4??4?????101.325????P__?5????101.325?????? QP＜KP，反应自发的正方向进行。
例2：在900℃、101.325kPa下使CO(g)和H2(g)的混合气体通过催化剂来研究下列平衡：CO2(g)+H2(g)?
CO(g)+H2O(g)，把反应达到平衡后的气体进行分析，得到各气体的分压分
别为：PCO=21704Pa, PH=25825Pa, PHO=PCO=26892Pa,问各气体分压均为2×101.325kPa
222时反应能否自发进行？
?解：（1）根据平衡常数定义，可利用900℃时各气体的平衡分压计算平衡常数KP。
?PCO?__P??? KP=
?PCO2?__?P?????PH2O?????P__????PH2???__??P???2?26892??????101325???==1.29 ??21704??25825?????????101325??101325??（2）根据化学反应恒温方程式判断过程能否自发进行。
ΔrGm? =-RTlnKP+RTlnQP
第12页
北京清北学堂科技中心
?2?101325??2?101325???????101325??101325? =-8.314×1173ln1.29+8.314×1173ln
2?1013252?101325?????????101325101325????1173ln1.29+8.314×1173ln1=-2483(J.mol-1)<0 =-8.314× 或
?QP=1＜KP=1.29表明反应能自发向右进行。
注：1、对溶液中进行的反应：
ΔrGm? =ΔrGm+RTlnQa
=-RTlnKa+RTlnQa （4-8）
fhfh????a'?a'????a?aFHFH? Ka==de Qde
?aD???aE??aD'???aE'?a ?
? aB=
CB??B,CC? 或 aB=
mB??B,Cm? 或 aB=XB??B,X
a— 活度；?—活度系数。 Qa——活度商.
?—热力学平衡常数。 Ka???-3?-1
C、m都称作标准浓度。即在标准状态下，C=1mol.dm，m=1mol.kg.
2、纯固体或纯液体与气体间的反应 (复相反应）
例如，下列反应： CaCO3(s)?CaO(s)?CO2(g)是一个多相反应，其中包含两个不同的纯固体和一个纯气体。化学平衡条件?rGm?0，适用于任何化学平衡，不是论是均相的，还是多相的。
??rGm??RTlnPCO2P?
??又因为 ?rGm ??RTlnKa?所以 Ka?PCO2P?? ，KP=PCO2 ?KP式中PCO2(g)是平衡反应体系中CO2气体的压力，即CO2的平衡分压。这就是说，在一定温度下，CaCO3(s)上面的CO2的平衡压力是恒定的，这个压力又称为CaCO3(s)的“分解压”。
若分解气体产物不止一种，分解平衡时气体产物的总压称作“分解压”。例如：
NH4HS?固??NH3?g??H2S?g?，由纯NH4HS?固?分解平衡时，PNH3?PH2S称作
第13页
??北京清北学堂科技中心
NH4HS?s?的“分解压”
Kp?PNH3?PH2SP2O?2p2?P?0?P? Kp?????424??2 结论：对纯固体或纯液体与气体间的多相反应
Ka?KP?Kpp例3 在630K时，反应
?????o?BVB B：气体物质
-1
mol。2HgO?s??2Hg?g??O2?g?的标准自由能变化为44.3kJ·
试求此反应的Kp及630K时HgO(s)的分解压。如果此反应开始前容器中已有101325Pa的O2，求在630K达平衡时与HgO(s)共存的气相中Hg(g)的分压。
解：∵?rGm ∴lnK?????RTlnKa??RTlnKP ??rGm44.3?103??????8.458
RT8.314?630?P KP??2.123?10?4
???VB??3Kp?KP?KPB PP???? ?2.123?102?43?101325?2.209?1011Pa3
设630K反应达平衡时O2的分压为P，则
Kp??2P?P?4P3?2.209?1011Pa3
P=3808Pa，故HgO(s)的分解压为：P+2P=11424Pa
如反应前容器中已有101325Pa的O2（g），设达平衡时，Hg(g)的分压为P1，则
1??KP?P12??101325?P1??2.209?1011
2??1P12?2.209?1011 设101325?P1?101325Pa， 则1013252
P1?1476.5Pa
即平衡时，Hg(g)的分压约为1476.5Pa
8.平衡转化率的计算平衡转化率的计算：
（1）平衡转化率（亦称理论转化率或最高转化率）
平衡转化率是以原料的消耗来衡量反应的限度
注意：实际转化率≤平衡转化率（工厂通常说的转化率为实际转化率）
第14页
北京清北学堂科技中心
（2）平衡产率（最大产率）（以产品来衡量反应的限度）
（产率通常用在多方向的反应中，即有负反应的反应） 有副反应时，产率<转化率
例如：101.325kPa.800K时，正戊烷异构化为异戊烷和新戊烷的反应
异—C5H12 (0.612mol 平衡)
正—C5H12
开始：1mol ； 新—C(CH3)4 (0.0467mol 平衡)
平衡时：0.3413mol
正—C5H12的平衡转化率=
1?0.3413?100%?65.87% 1 异—C5H12 的平衡产率?0.612?100%?61.2% 19.外界因素对化学平衡的影响
????lnKa??rHm???T???RT2??P （1）温度的影响——化学反应的等压方程式
该式称作范特霍夫等压方程式，描述了平衡常数与温度的关系。 对吸热反应：?rH?m>0
???lnKa， ???T????lnKa， ???T?????0 ，即Ka随温度的升高而变大。 ??P????0，即Ka随温度的升高而减小。 ??P 对放热反应：?rH?m<0
?? ?rHm=0时，Ka不随温度而变
总之，温度升高，有利于吸热反应，不利于放热反应。
例题4.碳酸钙在密闭容器中加热分解产生氧化钙和二氧化碳并达到平衡： CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）已知298K时的数据如下：
物质 CaCO3（s） CaO（s） CO2（g） ?fH?.mol?1) -1206.9 -635.6 -393.5 m(kJ?fG?.mol?1) -1128.8 -604.2 -394.4 m(kJ求298K时分解反应的KP?和分解压.在石灰窑中欲使CaCO3（s）以一定的速度分解,CO2的分压应不低于101325Pa ，试计算石灰窑温至少维持在多少度？（假设此反应的 ?CP?0），
第15页
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库化学反应速率化学平衡导学(3)在线全文阅读。
相关推荐：