物理化学-化学平衡例题ppt课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,,*,例,1,：,已知反应,CO(g)+H,2,O(g) = CO,2,(g)+H,2,(g),在,973 K,时的,K,p,Ө,,= 0.71,。,若体系中各气体的分压都是,1.5×10,5,Pa,，问在,973 K,时反应能否发生,?,(2),若,p,(CO) = 1.0×10,6,Pa,,p,(H,2,O) = 5.0×10,5,Pa,，,p,(CO,2,) = p(H,2,) = 1.5×10,5,Pa,，问情况又怎样,?,化学平衡典型例题,例1： 已知反应CO(g)+H2O(g) = CO2(g

2、),解：,(1),由于压力较低，可以看作是理想气体反应，于是有,,γ,B,=1,，,f,B,=,p,B,γ,B,=,p,B,，,,,所以,K,a,Ө,,=,K,f,Ө,,=,K,p,Ө,,，,Q,a,,=,Q,f,=,Q,p,，,由于各气体的分压相等，所以,Q,p,=1.0,Δ,r,G,m,=,–,,RT,ln,K,p,Ө,,+,RT,ln,Q,p,,=,–,(8.314 J·mol,-1,·K,-1,)× (973 K) × ln0.71,= 2771 J·mol,-1,>0,在该条件下正向反应不能自发进行。,解：(1)由于压力较低，可以看作是理想气体反应，于是有,(2) Δ,r,G,m,=

3、,–,,RT,ln,K,p,Ө,+,RT,ln,Q,即在保持产物分压不变，增加反应物分压的情况下，此反应可以正向自发进行。,(2) ΔrGm = – RTlnKpӨ + RTlnQ即在,例,2,：,298K,，,p,Ө,时，合成氨反应：,1/2N,2,(g) + 3/2H,2,(g) = NH,3,(g),的,Δ,r,G,m,Ө,＝,–,,16.5 kJ.mol,-1,。设气体均为理想气体，试求,(1),该条件下的,K,p,和,K,p,Ө,；,(2),判断当摩尔比为,N,2,:H,2,:NH,3,＝,1:3:2,时，反应自发进行的方向。,,例2： 298K，pӨ时，合成氨反应：1/2N2(g

4、) +,,该反应的,,,= 1,–,,0.5,–,,1.5 =,–,,1,所以,解：,(1),,=780,该反应的 = 1 – 0.5 –,(2),因为总压是,p,Ө,，根据题目给出的摩尔比，三者的分压（此时不是平衡分压）应该分别为,,p,Ө,，,p,Ө,,和,,p,Ө,，可见，在这种分压条件下,,可见，在这种分压条件下，反应是自发正向进行的。,(2) 因为总压是pӨ，根据题目给出的摩尔比，三者的分压（此,例,3,：,,PCl,5,(g),的分解反应,PCl,5,(g) = PCl,3,(g) + Cl,2,(g),，在,523.2 K,，,100 kPa,下反应达

5、到平衡后，测得平衡混合物的密度为,2.695,,10,3,kg,.,m,-3,，试计算：,,(1)PCl,5,(g),的离解度；,,(2),该反应的,K,p,Ө,,；,(3),该反应的,Δ,r,G,m,Ө,,。,例3： PCl5(g)的分解反应 PCl5(g) = PC,解：,(1),设,PCl,5,(g),的解离度为,,，则：,,PCl,5,(g) = PCl,3,(g) + Cl,2,(g),t,= 0,n,0 0,n,t,=,t,e,,n,(1,–,,,),,n,,,n n,总,,e,= (,n,–,,,n,)+2,,n,= (1

6、+,,),n,达平衡时：,pV,= (1+,,),nRT,,,,,,,解得：,,,= 0.80,解：(1) 设PCl5(g)的解离度为，则： 达平衡时：p,(2),以,1 mol PCl,5,为基准，则：,,当,p,=,p,Ө,时，,,,= 0.80,时，,= 1.778,,=,–,,2502 J·mol,-1,,(3),,(2) 以1 mol PCl5为基准，则：当p = pӨ时，,例,4,：,已知,298 K,时的下列数据：,,BaCO,3,(s) BaO(s) CO,2,(g),Δ,f,H,m,Ө,/kJ·mol,-1,–,,1219,–,,5

7、58,–,,393,S,m,Ө,/J·K,-1,·mol,-1,112.1 70.3 213.6,,求,:,(1),298 K,时分解反应的,Δ,r,G,m,Ө,、,Δ,r,H,m,Ө,、,,Δ,r,S,m,Ө,；,,(2) 298 K,时,BaCO,3,(s),的分解压力；,,(3),假设分解反应的,Δ,C,p,= 0,，求,BaCO,3,(s),的分解温度；,,(4),若已知分解反应的,Δ,C,p,= 4.0 J,.,K,-1.,mol,-1,，求,1000K,时,BaCO,3,(s),的分解压力。,例4： 已知298 K时的下列数

8、据：,解：,对于分解反应：,BaCO,3,(s) = BaO (s) + CO,2,(g),(1) 298 K,时：,Δ,r,H,m,Ө,=Δ,f,H,m,Ө,(BaO, s) +Δ,f,H,m,Ө,(CO,2,, g),–,,Δ,f,H,m,Ө,(BaCO,3,, s),= 268 kJ,.,mol,-1,Δ,r,S,m,Ө,=,S,m,Ө,(BaO, s) +,S,m,Ө,(CO,2,, g),–,,S,m,Ө,(BaCO,3,, s),= 171.8 J,.,K,-1.,mol,-1,Δ,r,G,m,Ө,=Δ,r,H,m,Ө,–,,T,Δ,r,S,m,Ө,= 217 kJ,.,mol,-

9、1,,(2),解：对于分解反应：BaCO3(s) = BaO (s) +,,(3),,Δ,C,p,= 0,,说明,Δ,r,H,m,Ө,及,Δ,r,S,m,Ө,与温度无关,,,均为常数。 设分解温度为,T,，在该温度下,:,p,CO2,=,p,Ө,,,Δ,r,G,m,Ө,=,–,,RT,ln,K,Ө,= 0,即,Δ,r,G,m,Ө,=Δ,r,H,m,Ө,–,,T,Δ,r,S,m,Ө,= 0,则,,,(3) ΔCp= 0, 说明ΔrHmӨ及ΔrSmӨ与温度无,,,如果,Δ,C,p,≠0,，必须先将,Δ,r,H,m,Ө,= f(,T,),及,Δ,r,S,m,Ө,= f(,T,),的函数形式

10、代入上式，然后再求分解温度，切不可取任意温度下,Δ,r,H,m,Ө,(,T,),及,Δ,r,S,m,Ө,(,T,),代入上式。,,(4),已知,Δ,C,p,= 4.0 J,.,K,-1.,mol,-1,，欲求,1000 K BaCO,3,(s),的分解压力，有以下两种方法：,方法,1,：,先求出,1000 K,时的,Δ,r,H,m,，再求,K,(1000 K),；,如果ΔCp≠0，必须先将ΔrHmӨ = f(T)及ΔrSmӨ,Δ,r,H,m,Ө,(1000 K) =Δ,r,H,m,Ө,(298 K) + Δ,C,p,(1000-298),= 271 kJ,.,mol,-1,Δ,r,S,m,Ө,

11、(1000 K)=Δ,r,S,m,Ө,(298 K) + Δ,C,p,ln(1000/298),= 176.6 J,.,K,-1.,mol,-1,Δ,r,G,m,Ө,(1000 K) =Δ,r,H,m,Ө,(1000 K),–,,T,Δ,r,S,m,Ө,(1000 K),=94 kJ,.,mol,-1,ΔrHmӨ (1000 K) =ΔrHmӨ (298,方法,2,：,先导出,K,Ө,与,T,的关系，由此关系式求出,K,Ө,(1000 K),。,,,由,,其中,Δ,r,H,m,Ө,(,T,) = (267,,10,3,+ 4.0,T,) J,.,mol,-1,代入上式,,,得,:,方法2：先导出KӨ与T的关系，由此关系式求出KӨ(1000,,定积分得：,,,代入数据，解得：,ln,K,Ө,(1000 K) =,–,,11.4,K,Ө,(1000 K) = 1.23,,10,-5,定积分得：,