合肥工业大学-物理化学习题-第五章、化学平衡合并PPT
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第五章化学平衡ppt课件
2NH3(aq) CO2 (g) H2O(l)
2
NH
4
(aq)
CO32
]
[NH3 ]2 p(CO2 )
该反应可以认为是由下面四个反应加和而成的。
2NH3(aq) 2H2O(l)
2
NH
4
(aq
)
2OH
(aq)
(a)
CO2 (g) H2O(l) H2CO3(aq)
2 0.000 0.000 0.200 0.094 0.094 0.012 0.016
3 0.100 0.100 0.100 0.177 0.177 0.023 0.017
可见，无论从正反应开始（实验1），还是从逆反 应开始（实验2），或者从H2、I2、HI的混合物开始 （实验3），尽管平衡时各物质的浓度不同，但生成 物浓度以方程式中化学计量系数为乘幂的乘积，除以 反应物浓度以方程式中化学计量系数的绝对值为乘幂 的乘积却是一常数。即
如 CaCO3 ( s )
CaO ( s ) + CO2 ( g )
Kp = pCO2 固相不写入。
Cr2O72 － ( aq ) + H2O ( l )
Kc
[CrO42 ]2[H [Cr 2O72 ]
]2
2 CrO4 2 － ( aq ) + 2 H+ ( aq )
H2O 为液相，不写入。
5.2.3 经验平衡常数 1.平衡常数与反应方程式
当反应处于平衡态时，rG 0 显然有
rG
RT ln aEe • aFf aBb • aDd
0
式中aB、aD、aE和aF均是平衡状态下的活度。
令
aEe • aFf aBb • aDd
第五章 化学平衡
若 Ja =
若 Ja >
,
即 r Gm = 0，则化学反应将自发地正向进行;
即 r Gm > 0，则化学反应达到平衡
K,
物理化学 课件
第五章 化学平衡
§5.2 化学反应等温方程和标准平衡常数 3. 标准平衡常数值与反应方程式的书写关系 因此,
由于 r Gm 与化学方程式的写法有关，而 r Gm RT ln K ，
第五章 化学平衡
§5.3 不同反应体系的标准平衡常数
rGm rGm RT ln J p
（5-10a） (5-10b)
或
rGm RT ln( J p / K )
式（5-10）为理想气体反应的等温方程。 理想气体反应的标准平衡常数表达式：
B K ( J p )eq ( pB / p ) eq
若每个反应物或产物只在一个相里存在，根据偏摩尔量的集合
公式，可知
G终态 y Gm,Y z Gm,Z y m,Y z m,Z
G始态 e Gm,E f Gm,F e m,E f m,F
物理化学 课件
第五章 化学平衡
§5.1 摩尔反应吉布斯函数rGm与化学反应的方向 即， r Gm y Y z Z e E f F
§5.2 化学反应等温方程和标准平衡常数 由此得
rGm RT ln K
或者
K exp[rGm / ( RT )]
（5-7a）
（5-7b）
讨论: ①在恒定温度 T 下，对确定的化学反应而言
r G f (T )
m
为一确定值，所以标准平衡常数
K f (T )
化学平衡完整课件
的程度？ 增加氧气的浓度
2、可逆反应H2O(g)＋C(s) CO(g)＋H2(g) 在一定条件下达平衡状态，改变下列条件， 能否引起平衡移动？CO浓度有何变化? ①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳
③增加H2浓度 ① ③
3、浓度对化学平衡移动的几个注意点
① 改变固态和纯液态物质的量并不影响V正、V逆的 大小，所以化学平衡不移动。
原因分析: •增加反应物的浓度, V正 > V逆，
平衡向正反应方向移动； 速率-时间关系图：
V
增
大
V,(正)
反
V(正)
应
V,(逆)
物
浓
V(逆)
度
0
t1
t
讨论:
当减小反应物的浓度时, 化学平衡将怎 样移动?并画出速率-时间关系图．
减V
小
反
V(正)
应
物
V，(逆）
浓
V(逆)
度
V，(正)
0
t1
t
一、浓度对化学平衡的影响：
速率-时间关系图：
V’正= V’逆
增大压强,正逆反应速 率均增大，但增大倍数 一样， V’正= V’逆，平衡 不移动。
0
t2
T(s)
练习
1.下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是 否移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是 什么?
① 2NO(g) + O2(g)
2NO2 (g)
② CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g)
课堂练习
❖ 已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件
使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关
叙述正确的是
B
❖ ① 生成物的百分含量一定增加② 生成物的产
2、可逆反应H2O(g)＋C(s) CO(g)＋H2(g) 在一定条件下达平衡状态，改变下列条件， 能否引起平衡移动？CO浓度有何变化? ①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳
③增加H2浓度 ① ③
3、浓度对化学平衡移动的几个注意点
① 改变固态和纯液态物质的量并不影响V正、V逆的 大小，所以化学平衡不移动。
原因分析: •增加反应物的浓度, V正 > V逆，
平衡向正反应方向移动； 速率-时间关系图：
V
增
大
V,(正)
反
V(正)
应
V,(逆)
物
浓
V(逆)
度
0
t1
t
讨论:
当减小反应物的浓度时, 化学平衡将怎 样移动?并画出速率-时间关系图．
减V
小
反
V(正)
应
物
V，(逆）
浓
V(逆)
度
V，(正)
0
t1
t
一、浓度对化学平衡的影响：
速率-时间关系图：
V’正= V’逆
增大压强,正逆反应速 率均增大，但增大倍数 一样， V’正= V’逆，平衡 不移动。
0
t2
T(s)
练习
1.下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是 否移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是 什么?
① 2NO(g) + O2(g)
2NO2 (g)
② CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g)
课堂练习
❖ 已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件
使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关
叙述正确的是
B
❖ ① 生成物的百分含量一定增加② 生成物的产
物理化学 第五章 化学平衡课件
第五章 化学平衡没有达到平衡的化学反应，在一定条件下均有向一定方向进行的趋势，即该类反应过程均有一定的推动力。
随着反应的进行，推动力逐渐减小，最后下降为零，这时反应达到最大限度，反应系统的组成不再改变，于是达到化学平衡状态。
这表明反应总是向着平衡状态变化，达到化学平衡状态，反应就达到了限度。
§5.1化学反应的方向及平衡条件对于一任意化学反应B B0B ν=∑，随反应的进行，各组分的物质的量及系统的吉布斯函数都发生变化，在恒定T ，P ，/0W =时有B BBdG dnμ=∑将反应进度BB dn d ξν=代入上式，整理得,()T P B B r m BGG νμξ∂==∆∂∑ 根据恒温恒压条件下的吉布斯函数判据可有： 若，0r m G ∆<即,()0T P G ξ∂<∂，反应正向进行，反应物自发生成产物； 若0r m G ∆>，即,()0T P G ξ∂>∂，反应不能自发正向进行； 若0r m G ∆=，即,()0T P Gξ∂=∂，反应达平衡。
化学反应亲和势A 定义为： ,()r m T P GA G ξ∂=-∆=-∂ A 是状态函数，体系的强度性质。
用A 判断化学反应的方向具有“势”的性质，即：A >0 反应正向进行； A <0 反应逆向进行； A =0 反应达平衡。
§5.1理想气体反应的等温方程及标准平衡常数1. 理想气体反应的等温方程对于恒温恒压理想气体化学反应，将*()()ln p pg g RT p μμ=+代入关系式r m B B BG νμ∆=∑得ln()B Br m B B B B BBBP G RT P νμνμνΘΘ∆==+∑∑∑式中BBBνμΘ∑为各反应组分均处在标准态时，每摩尔反应进度的吉布斯函数变，称标准摩尔反应吉布斯函数，用m r G Θ∆表示。
r m BBBG νμΘΘ∆=∑ 令()()()()()By zY Z BP a bABP P P P P J PP P PPνΘΘΘΘΘ==∏ 称为压力商则理想气体反应的等温方程：ln r m r m P G G RT J Θ∆=∆+2.理想气体反应的标准平衡常数当反应达到平衡ln 0P eqr m r m G G RT J Θ∆=∆+=即ln P eqr m G RT J Θ∆=-式中P eqJ 为反应的平衡压力商，以K表示，并称之为标准平衡常数。
第五章-化学平衡PPT课件
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2021/1/18
1 理想气体反应的等温方程
rG m rG m R T ln p B /pB
令：
pB/ p
B
B
Jp Jp：压力商
B
则 rG mrG mR TlnJp
此式即为恒温、恒压、W’=0下理想气体化学反应 的等温方程。它反映了理想气体在恒温、恒压、W'=0 条件下进行化学反应时，各反应组分的分压pB与摩尔 反应吉布斯函数间的关系。
即：在有纯凝聚相参加的理想气体反应中, 各气 相组分的平衡压力商等于标准平衡常数，其中不出现 凝聚相。
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2021/1/18
6 r G m 及平衡常数的计算
Ky的计算实际上为 r G m 的计算
Kexp(rG m/R T)
r G m 可由物化手册查到，也可由以下方法来计算：
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2021/1/18
1 理想气体反应的等温方程
例：反应 N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g),
其等温方程为：
2
rG mrG mRTln
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
pNH 3 p
3
pN2 p pH2 p
反应 1/2N2(g) + 3/2H2(g) → NH3(g)的等温方程为：
平衡转化率为α。则
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2021/1/18
例题2
平衡时nB 平衡时pB
CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)
n0(1-α) n0(1-α) n0α
大学物理化学05章_化学平衡.ppt
的物质的量增大的反应；若 B<0，则正好相反。 对于分子数增加的反应，加入水气或氮气，会使反
应物转化率提高，使产物的含量增加。
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化学反应的等温方程
2/摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系，平衡 条件
对任一化学反应，有
0 BB
B
根据反应进度的定义，可以得到：
d dnB B
dnB Bd
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化学反应的等温方程
dG SdT Vdp BdnB
B
等温、等压条件下，
K与Kp之间的关系：
K＝Ｋp／(p) B 当B＝０，则K＝Ｋp。
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平衡转化率的计算
平衡转化率又称为理论转化率，是达到平衡后， 反应物转化为产物的百分数。
平衡转化率
达平衡后原料转化为产物的量 投入原料的量
100%
工业生产中称的转化率是指反应结束时，反应物 转化为产物的百分数，因这时反应未必达到平衡，所 以实际转化率往往小于平衡转化率。
物理化学电子教案—第五章
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第五章 化学平衡
5.1 化学反应的等温方程 5.2 理想气体化学反应的标准平衡常数 5.3 温度对标准平衡常数的影响 5.4 其它因素对理想气体化学平衡的影响
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5.1 化学反应的等温方程
1/摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 在恒温恒压及非体积功为零的条件下： rGm0
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２惰性气体对平衡转化率的影响
nB
应物转化率提高，使产物的含量增加。
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化学反应的等温方程
2/摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系，平衡 条件
对任一化学反应，有
0 BB
B
根据反应进度的定义，可以得到：
d dnB B
dnB Bd
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化学反应的等温方程
dG SdT Vdp BdnB
B
等温、等压条件下，
K与Kp之间的关系：
K＝Ｋp／(p) B 当B＝０，则K＝Ｋp。
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平衡转化率的计算
平衡转化率又称为理论转化率，是达到平衡后， 反应物转化为产物的百分数。
平衡转化率
达平衡后原料转化为产物的量 投入原料的量
100%
工业生产中称的转化率是指反应结束时，反应物 转化为产物的百分数，因这时反应未必达到平衡，所 以实际转化率往往小于平衡转化率。
物理化学电子教案—第五章
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第五章 化学平衡
5.1 化学反应的等温方程 5.2 理想气体化学反应的标准平衡常数 5.3 温度对标准平衡常数的影响 5.4 其它因素对理想气体化学平衡的影响
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5.1 化学反应的等温方程
1/摩尔反应吉布斯函数与化学反应亲和势 在恒温恒压及非体积功为零的条件下： rGm0
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２惰性气体对平衡转化率的影响
nB
化学平衡状态PPT课件
精品ppt
6
可逆反应
可逆反应能进行彻底吗？即2mol SO2与
1mol O2在催化剂的作用下最终能得到
2mol SO3吗？
不能
精品ppt
7
化学平衡状态的建立
SO2+O2
催化剂 高温
2SO3
⑴开始时刻各物质浓度，正、逆反应速率如何？
c(SO2) 、c(O2)最大，c(SO3)=0 v(正)最大 ,v(逆)=0 ⑵随着反应进行又有什么特征？
任一组分转化率<100%
精品ppt
5
可逆反应
练习1：下列为可逆反应的是 ( BD)
A 氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成 氢气和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应 B 在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生 成三氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。 C 碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳 ，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因 此这二个反应互为可逆反应。 D 工业合成氨的反应
2NH3 已达平衡
（A）1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成
（B）1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂
（C）单位时间内，生成１molN2的同时生成2molNH3 （D）单位时间内，消耗１molN2的同时生成2molNH3
精品ppt
14
（2）看能否得出反应混合物中各组成成分的含量保持 不变的结果特征：
D．通过浓度：各组分的浓度不变。
间接标志：
A．通过总量：前提：气体反应Δn≠0时。体系的n
（总）、p（总）、v（总）不变。
B．通过复合量：、ρ不变。
C．其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度
不变）
精品ppt
18
合肥工业大学-物理化学习题-第五章、化学平衡合并PPT课件
-
12
(2) 离解反应在773K时的标准平衡常数
K
p pnB
B
Kn
101.325
100(1
)
2 1
0.00983
(3) 光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变 rGm = －RTln(1/ K) = － 29.7kJ·mol1
-
13
利用等温方程判断反应方向 例 1000K时, 反应C(s)+2H2(g) =CH4(g)的rGm=19397Jmol－1.
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) 的 K(298 K)为多少?
恒温298K下
H2(g) 100kPa
rGm
(1/2)O2(g) 100kPa
H2O (g) 100kPa
G4
G1 =－237.14 kJ·mol1
H2O (g) 3 370 Pa
G3 = 0
H2O (l) G2 0 H2O (l)
rG
m
> 0, 则__D_.
A. 反应不能正向进行 B. 反应能正向进行
C. 须用rGm 判断反应限度后才知反应方向 D. 当Ja < K 时仍能正向进行
9 影响化学反应标准平衡常数的因素有 __A___.
A. 温度 B. 压力 C. 反应物配比 D. 惰性气体
00-7-15
-
3
10 反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 在1000K时的
6 化学反应等温方程为_____r_G_m_____rG__m___R_T__ln_J__p___; 范特霍夫等压方程为___d_l_dn_TK______Rr_TH__2m_____.
00-7-15
化学平衡 PPT课件
Fe2+(aq) + Ag+(aq) = Fe3+(aq) +Ag(s)
开始c/mol·L-1 0.300 1.00×10-2 1.00×10-3
变化c/mol·L-1 -x
-x
x
平衡c / mol·L-1 0.300-x 1.00×10-2-x 1.00×10-3+x
K
c(Fe 3 ) / c {c(Fe 3 ) / c }{c(Ag ) / c }
反应在 K =10-6-106之间反应方向由体系物质相对量决定。
2021/7/3
6
（3）单位为1；
（4）与反应式的写法有关
N2+3H2=2NH3 1/2 N2+3/2H2=NH3
K1 K2
2
p(NH3 )
K1
p(N2 )
p p(H2 )
3
p
P
K2
p(NH3 )
p
1
3
p(N2 ) 2 p(H2 ) 2
③ d-a=0 Q2= K 平衡不移动
（前后气体分子数相等，
（3）等温、定容条件下向系统内充入惰 性气体
或 在等温，定压的条件下，向系统内充 入惰性气体，平衡是否移动？移动的 方向？
2021/7/3
31
3.4.3 温度对化学平衡的影响
改变反应的K
使Q≠K
我们学过的公式中哪个能说明温度 对标准平衡常数的影响？
4. 如果一个系统同时存在多个平衡，它们 之间有什么关系？
2021/7/3
3
3.1 化学平衡及标准平衡
Equilibrium and standard equilibrium constant
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现有与碳反应的气体, 其中含有CH410%, H280%, N210%(V%). 试问:(1) T = 1000K, p = 101.325kPa时, 甲烷能否形成?
G101与G 100大小均不同. 对理想气体反应0 = BB, 试证:
K 100
/
K 101
=
1.01325B
G
100
－
G
101
=
－
B
RTln1.01325
K100 ( p ) B K p (100kPa) B K p
K101 ( p ) B K p (101kPa) B K p
K
100
9
求标准平衡常 例 已知25℃时CH3OH(l), HCHO(g)的f Gm分别为－166.23 数 kJ·mol1 , －109.91 kJ·mol1 , 且CH3OH(l)的饱和蒸气压力为
16.59 kPa. 设CH3OH(g)服从理想气体状态方程, 试求反应 CH3OH(g) = HCHO(g) + H2(g) 在25℃的标准平衡常数.
12
(2) 离解反应在773K时的标准平衡常数
K
p pnB
B
Kn
101.325
100(1
)
2 1
0.00983
(3) 光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变 rGm = －RTln(1/ K) = － 29.7kJ·mol1
13
利用等温方程判断反应方向 例 1000K时, 反应C(s)+2H2(g) =CH4(g)的rGm=19397Jmol－1.
11
求标准平衡常数 例 在一个抽空的密闭容器中, 于17℃时充入光气COCl2至压力
为94 659 Pa . 在此温度下光气不离解. 将此密闭容器加热至 500℃, 容器中压力增高至267 578 Pa. 设光气等气体服从理想气 体方程, 试计算:
(1)500℃时光气的离解度; (2)500℃离解反应的标准平衡常数K ; (3)光气合成反应在500℃时的 rGm .
CH3OH(l) 25℃, p
G1
CH3OH(l) 25℃, p*
G2
CH3OH(g) 25℃, p*
G3
CH3OH(g) 25℃, p
G1 0 ; G2 = 0 ; G3 = RTln(p /p ) = 8.314 J ·K1 ·mol1×298.15Kln(100/16.59)
= 4.45×103J ·mol1
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) 的 K(298 K)为多少?
恒温298K下
H2(g) 100kPa
rGm
(1/2)O2(g) 100kPa
H2O (g) 100kPa
G4
G1 =－237.14 kJ·mol1
H2O (g) 3 370 Pa
G3 = 0
H2O (l) G2 0 H2O (l)
平衡pB /Pa
x
26306－x 11241－x/2
总压p /Pa ＝30823 = x + (26306－x) + (11241－x/2)
得
x = 13448
K
1 p
B
K
p
p(NO)2 p(Br2 ) p p(NOBr)2
(26306
x )2 (11241 105 x2
x
/
2)
0.04129
A. 升温升压 B. 升温降压 C. 降温升压 D. 降温降压
3 某固体恒温恒压下分解产生气体, 此过程吸热, 试问此固体的 热稳定性如何? ___B__
A. 高温稳定 B. 低温稳定 C. 根据题给条件尚不能判断
00-7-15
1
4 理想气体反应A + B = 2C 在一定温度T 下进行, 当_C__时可以 用rGm(T) 直接判断反应的方向. A. 任意压力和组成
rG
m
> 0, 则__D_.
A. 反应不能正向进行 B. 反应能正向进行
C. 须用rGm 判断反应限度后才知反应方向 D. 当Ja < K 时仍能正向进行
9 影响化学反应标准平衡常数的因素有 __A___.
A. 温度 B. 压力 C. 反应物配比 D. 惰性气体
00-7-15
3
10 反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 在1000K时的
K101
100kPa
B
101kPa
101 B 100
因 rGm RT ln K
rG100
rG101
RT
ln( K100
/
K
101
)
( B )RT
Hale Waihona Puke ln 1.013258
求标准平衡常数 例 将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空, 在温度为297.0K时
导入NO直至压力为24136Pa. 然后再引入0.7040g溴, 并升温到 323.7K, 达到平衡时压力为30823Pa. 求323.7K时下列反应的K
A. Kp = 4p3
B. Kp = p2 C. Kp = 4p3/27 D. Kp = 3p
6 真实气体的标准平衡常数Kf与 __C____无关. A. 标准态 B. 温度 C. 压力 D. 平衡组成
00-7-15
2
7 对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条
2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g)
p0(NO) 24136 (323.7 / 297.0)Pa 26306Pa
p0(Br2 )
n(Br2 )RT V
0.7040 8.314 323.7 159.8 1.0547103
Pa
11241Pa
2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g)
(4) rGm等于反应在一定进度时各反应物质的化学势与其计量 系数(反应物取负)乘积的代数和. _对___
(5)化学反应等温方程中的压力商Jp(或活度商Ja)与rGm都随反 应进度的增大而不断变化.___对____
(6) rGm的正负反映出相应时刻的Jp与K的相对大小. ___对____
(7) rGm愈负, 表明此时反应趋势愈强, 反应速率愈快.__错____
00-7-15
6
7 下列对化学反应的rGm的各种理解是否正确: (1) rGm是反应开始至平衡之间的摩尔Gibbs函数的增量.__错___ (2)对指定温度和压力下的某反应, rGm具有定值. __错_____
(3)在恒温恒压反应的任一进度, 系统的Gibbs函数随反应进度
的变化率(折合1mol反应引起的G)即是该进度的rGm. _对___
A. 保持不变 B. 无法判断 C. 向右移动 D. 向左移动
00-7-15
4
1 判断下列说法的正误: (1)恒温恒压下的反应, rGm > 0时就不能进行._错__;_仅__是__不__能__自__发_ (2)所有标准平衡常数都是无量纲的. ___对____________________ (3)化学反应亲和势愈大, 反应趋势愈强, 反应速率愈快.___错____ (4)平衡常数因条件变化而改变, 则化学平衡一定发生移动; 但平
25℃时CH3OH(g)的f Gm = (－166.23 + 4.45 ) kJ·mol1 =－161.8 kJ·mol1
25℃时所求反应的 rGm =－109.91－(－161.8) kJ·mol1
= 51.87 kJ·mol1
则
K = exp(－rGm /RT) = 8.2×1010 10
求标准平衡 例 水在298 K时的标准摩尔生成吉布斯函数为－237.14 常数 kJ·mol1, 又知水在298 K时的蒸气压力为3370 Pa, 则反应
衡的移动则不一定是由于平衡常数的改变. ______对______
2 判断下列说法的正误:
(1)气相反应的平衡常数Kp只与温度有关._错__;_须__是__理__想__气__体__反__应_ (2)化学反应处于平衡态时, rGm = 0. ___错__, _应__是___r_G_m__=__0____ (3)K = 1的反应, 在标准态下可以达到平衡. _对__,_此__时___r_G_m__=__0_ (4)确定条件下化学反应只有一个平衡态, 标准态却可选择._对___
100kPa
3 370 Pa
G4 = RTln(p /p) = 8.314 J·mol1 ×298 K ln 1 105 3370 = 8400 J·mol1
rGm = G1+G4 =－228580 J·mol1
K
exp
228580J mol1 8.134J K1 mol1 298K
1.101040
B. 总压100kPa, xA = xB = xC = 1/3 C. 总压300kPa, xA = xB = xC = 1/3 D. 总压400kPa, xA = xB =1/4, xC = 1/2
5 分解反应 A(s) = B(g) + 2C(g) 的平衡常数 Kp与分解压 p 的关 系为 __C__.
(1) COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g)
n0
n0(1－)
00
n0 n0
nB/mol = n0(1 + )
94659Pa V
n0 8.314J mol1 K 1 290K
267578Pa V n0 (1 ) 8.314J mol1 K 1 773K
= 0.0605
第五章、化学平衡
1 若化学反应严格遵循系统的 “ G - ” 曲线进行, 则该反应在
G101与G 100大小均不同. 对理想气体反应0 = BB, 试证:
K 100
/
K 101
=
1.01325B
G
100
－
G
101
=
－
B
RTln1.01325
K100 ( p ) B K p (100kPa) B K p
K101 ( p ) B K p (101kPa) B K p
K
100
9
求标准平衡常 例 已知25℃时CH3OH(l), HCHO(g)的f Gm分别为－166.23 数 kJ·mol1 , －109.91 kJ·mol1 , 且CH3OH(l)的饱和蒸气压力为
16.59 kPa. 设CH3OH(g)服从理想气体状态方程, 试求反应 CH3OH(g) = HCHO(g) + H2(g) 在25℃的标准平衡常数.
12
(2) 离解反应在773K时的标准平衡常数
K
p pnB
B
Kn
101.325
100(1
)
2 1
0.00983
(3) 光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变 rGm = －RTln(1/ K) = － 29.7kJ·mol1
13
利用等温方程判断反应方向 例 1000K时, 反应C(s)+2H2(g) =CH4(g)的rGm=19397Jmol－1.
11
求标准平衡常数 例 在一个抽空的密闭容器中, 于17℃时充入光气COCl2至压力
为94 659 Pa . 在此温度下光气不离解. 将此密闭容器加热至 500℃, 容器中压力增高至267 578 Pa. 设光气等气体服从理想气 体方程, 试计算:
(1)500℃时光气的离解度; (2)500℃离解反应的标准平衡常数K ; (3)光气合成反应在500℃时的 rGm .
CH3OH(l) 25℃, p
G1
CH3OH(l) 25℃, p*
G2
CH3OH(g) 25℃, p*
G3
CH3OH(g) 25℃, p
G1 0 ; G2 = 0 ; G3 = RTln(p /p ) = 8.314 J ·K1 ·mol1×298.15Kln(100/16.59)
= 4.45×103J ·mol1
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) 的 K(298 K)为多少?
恒温298K下
H2(g) 100kPa
rGm
(1/2)O2(g) 100kPa
H2O (g) 100kPa
G4
G1 =－237.14 kJ·mol1
H2O (g) 3 370 Pa
G3 = 0
H2O (l) G2 0 H2O (l)
平衡pB /Pa
x
26306－x 11241－x/2
总压p /Pa ＝30823 = x + (26306－x) + (11241－x/2)
得
x = 13448
K
1 p
B
K
p
p(NO)2 p(Br2 ) p p(NOBr)2
(26306
x )2 (11241 105 x2
x
/
2)
0.04129
A. 升温升压 B. 升温降压 C. 降温升压 D. 降温降压
3 某固体恒温恒压下分解产生气体, 此过程吸热, 试问此固体的 热稳定性如何? ___B__
A. 高温稳定 B. 低温稳定 C. 根据题给条件尚不能判断
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1
4 理想气体反应A + B = 2C 在一定温度T 下进行, 当_C__时可以 用rGm(T) 直接判断反应的方向. A. 任意压力和组成
rG
m
> 0, 则__D_.
A. 反应不能正向进行 B. 反应能正向进行
C. 须用rGm 判断反应限度后才知反应方向 D. 当Ja < K 时仍能正向进行
9 影响化学反应标准平衡常数的因素有 __A___.
A. 温度 B. 压力 C. 反应物配比 D. 惰性气体
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3
10 反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 在1000K时的
K101
100kPa
B
101kPa
101 B 100
因 rGm RT ln K
rG100
rG101
RT
ln( K100
/
K
101
)
( B )RT
Hale Waihona Puke ln 1.013258
求标准平衡常数 例 将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空, 在温度为297.0K时
导入NO直至压力为24136Pa. 然后再引入0.7040g溴, 并升温到 323.7K, 达到平衡时压力为30823Pa. 求323.7K时下列反应的K
A. Kp = 4p3
B. Kp = p2 C. Kp = 4p3/27 D. Kp = 3p
6 真实气体的标准平衡常数Kf与 __C____无关. A. 标准态 B. 温度 C. 压力 D. 平衡组成
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2
7 对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条
2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g)
p0(NO) 24136 (323.7 / 297.0)Pa 26306Pa
p0(Br2 )
n(Br2 )RT V
0.7040 8.314 323.7 159.8 1.0547103
Pa
11241Pa
2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g)
(4) rGm等于反应在一定进度时各反应物质的化学势与其计量 系数(反应物取负)乘积的代数和. _对___
(5)化学反应等温方程中的压力商Jp(或活度商Ja)与rGm都随反 应进度的增大而不断变化.___对____
(6) rGm的正负反映出相应时刻的Jp与K的相对大小. ___对____
(7) rGm愈负, 表明此时反应趋势愈强, 反应速率愈快.__错____
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6
7 下列对化学反应的rGm的各种理解是否正确: (1) rGm是反应开始至平衡之间的摩尔Gibbs函数的增量.__错___ (2)对指定温度和压力下的某反应, rGm具有定值. __错_____
(3)在恒温恒压反应的任一进度, 系统的Gibbs函数随反应进度
的变化率(折合1mol反应引起的G)即是该进度的rGm. _对___
A. 保持不变 B. 无法判断 C. 向右移动 D. 向左移动
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4
1 判断下列说法的正误: (1)恒温恒压下的反应, rGm > 0时就不能进行._错__;_仅__是__不__能__自__发_ (2)所有标准平衡常数都是无量纲的. ___对____________________ (3)化学反应亲和势愈大, 反应趋势愈强, 反应速率愈快.___错____ (4)平衡常数因条件变化而改变, 则化学平衡一定发生移动; 但平
25℃时CH3OH(g)的f Gm = (－166.23 + 4.45 ) kJ·mol1 =－161.8 kJ·mol1
25℃时所求反应的 rGm =－109.91－(－161.8) kJ·mol1
= 51.87 kJ·mol1
则
K = exp(－rGm /RT) = 8.2×1010 10
求标准平衡 例 水在298 K时的标准摩尔生成吉布斯函数为－237.14 常数 kJ·mol1, 又知水在298 K时的蒸气压力为3370 Pa, 则反应
衡的移动则不一定是由于平衡常数的改变. ______对______
2 判断下列说法的正误:
(1)气相反应的平衡常数Kp只与温度有关._错__;_须__是__理__想__气__体__反__应_ (2)化学反应处于平衡态时, rGm = 0. ___错__, _应__是___r_G_m__=__0____ (3)K = 1的反应, 在标准态下可以达到平衡. _对__,_此__时___r_G_m__=__0_ (4)确定条件下化学反应只有一个平衡态, 标准态却可选择._对___
100kPa
3 370 Pa
G4 = RTln(p /p) = 8.314 J·mol1 ×298 K ln 1 105 3370 = 8400 J·mol1
rGm = G1+G4 =－228580 J·mol1
K
exp
228580J mol1 8.134J K1 mol1 298K
1.101040
B. 总压100kPa, xA = xB = xC = 1/3 C. 总压300kPa, xA = xB = xC = 1/3 D. 总压400kPa, xA = xB =1/4, xC = 1/2
5 分解反应 A(s) = B(g) + 2C(g) 的平衡常数 Kp与分解压 p 的关 系为 __C__.
(1) COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g)
n0
n0(1－)
00
n0 n0
nB/mol = n0(1 + )
94659Pa V
n0 8.314J mol1 K 1 290K
267578Pa V n0 (1 ) 8.314J mol1 K 1 773K
= 0.0605
第五章、化学平衡
1 若化学反应严格遵循系统的 “ G - ” 曲线进行, 则该反应在