化学反应平衡常数及其计算

1、关于化学反应平衡常数及其计算1现在学习的是第一页，共13页9.2.1 化学反应平衡的判据化学反应平衡的判据,0T PG0，过程能自动进行，过程能自动进行 =0，反应达到平衡，反应达到平衡 图图9-1 Gt与与 的关系的关系t,0T PG当当系统达到平衡状态时，系统达到平衡状态时， Gt 达到最达到最小，该点满足：小，该点满足：2现在学习的是第二页，共13页9.2.2 标准自由能变化与反应平衡常数标准自由能变化与反应平衡常数tttddddiiiGS TV p 单相单相多元系多元系Gibbs自由能自由能的表达式为：的表达式为：恒恒T、恒、恒p下：下：t,iiiT pG 当系统达到平衡时，当系统达到

2、平衡时，,0tT pG0iii 或或3现在学习的是第三页，共13页lniiiGRTa/iiiaff标准态标准态: 取纯组分取纯组分i在在系统温度系统温度和和固定压力固定压力(1atm)下的状态；下的状态；与相平衡中所讲的标准态，压力取系统压力是不相同的。与相平衡中所讲的标准态，压力取系统压力是不相同的。ln0iiiiGRTa lniiiiiGaRT 整理得：整理得：化学位与活度的关系式：化学位与活度的关系式：4现在学习的是第四页，共13页u定义化学平衡常数定义化学平衡常数 -expiiiiiGKaRT由于纯组分由于纯组分i在恒压在恒压p下标准态的下标准态的Gibbs函数函数，仅和温度，仅和温度

3、有关，因而平衡常数仅是温度的函数有关，因而平衡常数仅是温度的函数。 lniiiRTKGG注意：注意：iGG和是有区别的。是有区别的。：是用来估算化学反应的平衡常数：是用来估算化学反应的平衡常数 ；iGG：是用来判断反应的方向；：是用来判断反应的方向；平衡态时，平衡态时， ，但，但 不一定等于不一定等于0。0GiG5现在学习的是第五页，共13页9.2.3 平衡常数的估算平衡常数的估算(1) 由标准生成自由能数据估算由标准生成自由能数据估算,11nmif ijf jijGGGi：生成物中组分生成物中组分i的摩尔数的摩尔数j：反应物中组分反应物中组分j的摩尔数；的摩尔数；, f iG：组分组分i在温

4、度在温度T下时的标准生成下时的标准生成Gibbs自由焓自由焓,fjG：组分：组分j在温度在温度T下时的标准生成自由焓下时的标准生成自由焓式中式中6现在学习的是第六页，共13页(2) 由由标准反应热和标准反应熵变来估算标准反应热和标准反应熵变来估算lnRTKGHT S ,11nmif ijf jijHHHfH：组分的标准生成热。：组分的标准生成热。11nmiijjijSSSS：温度：温度T时化学反应的标准熵变时化学反应的标准熵变 ijSS和：分别是生成物和反应物在：分别是生成物和反应物在 T和压力和压力p标准状态标准状态下的绝对熵。下的绝对熵。式中式中式中式中H：指温度：指温度T时化学反应的标准

5、焓变，即反应热；时化学反应的标准焓变，即反应热；7现在学习的是第七页，共13页例例组 分 规定的标准状态 C2H4 (g) 纯气体0.1013MPa，298K H2O (l) 纯液体0.1013MPa，298K C2H5OH (l) 纯液体0.1013MPa，298K 计算计算298K时下述反应的平衡常数时下述反应的平衡常数并规定各组分的标准状态如下表所列并规定各组分的标准状态如下表所列:(A)C2H4(g)+H2O(l) C2H5OH(l)8现在学习的是第八页，共13页查出查出298K时标准生成热时标准生成热fH 数据如下：数据如下：组 分 状态C2H4 (g) g52.321 H2O (l

6、) g-242 C2H5OH (l) g-235.938 -1 /kJ molfH将反应式将反应式(A)分解为下列三个反应式来替代表示分解为下列三个反应式来替代表示: 解：解：(B)C2H4 (g)+ H2O (g)C2H5OH (g)(C)H2O (l)H2O (g)(D)C2H5OH (g)C2H5OH (l)9现在学习的是第九页，共13页,3,1,2B-1( 235.938)52.321( 242)46.259 kJ molfffHHHH -1C43.964kJ molH纯水在纯水在298K，0.1013MPa下下的汽化潜热的汽化潜热 -1D41.87kJ molH 纯乙醇在纯乙醇在298K，0.1013MPa下下的冷凝潜热的冷凝潜热ABCD-1()()()()46.25943.96441.87044.165 kJ molHHHH S再计算反应式再计算反应式(A)的的 10现在学习的是第十页，共13页查得查得298K时各组分的标准状态下的绝对熵值时各组分的标准状态下的绝对熵值 ：S组 分 C2H4 (g) 0.220H2O (l) 0.070C2H5OH (l) 0.161-1-1/kJ molKS-1-1A()0.1610.2200.0700.129 kJ molKS -1A()44.1652980.1295.723 kJ