第三节平衡常数及平衡组成的计算

5.3平衡常数及平衡组成的计算

平衡常数的测定常用方法

平衡转化率的计算2其它平衡常数3如对气相反应N2+3H2=2NH3,B=2

某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压（对应于解离压=大气压的温度称为分解温度）。例如：解离压力则热力学平衡常数：复习：分解压和分解温度的概念ϴϴ例题例1

对于反应

MgCO3(菱镁矿)＝MgO(方镁石)＋CO2(g)，

(1)计算298K时的ΔrH，ΔrS和ΔrG值；

(2)计算298K时MgCO3的解离压力；

(3)设在25℃时地表CO2的分解压力为p(CO2)＝32.04Pa，问此时的MgCO3能否自动分解为MgO和CO2；已知298K时的数据如下:

MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)ΔH/kJmol-1-1112.9

-601.83

-393.5

S/JK-1mol-165.7

27

213.6解、(1)ΔrH=117.57kJ·mol-1

ΔrS=174.9J·K-1·mol-1

ΔrG=ΔrH-TΔrS=65.45kJ·mol-1

(2)K=p/pϴ=exp(-ΔrG/RT)=3.37×10-12

p=3.37×10-12×101325Pa=3.4×10-7Pa

(3)因为32.04Pa>3.4×10-7Pa,故知MgCO3不能自动分解。平衡常数的测定

（1）物理方法：直接测定与浓度或压力呈线性关系的物理量，如折光率、电导率、颜色、光的吸收、定量的色谱图谱和磁共振谱等，求出平衡的组成。这种方法不干扰体系的平衡状态。举例：分析化学容量分析方法中滴定终点的确定

蔗糖水解反应速率常数的测定

水质实时监测

（2）化学方法：用骤冷、抽去催化剂或冲稀等方法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组成。——成本很高4理想气体反应A+B=2C在一定温度T下进行，当___时可以用rGm(T)

直接判断反应的方向.

A.任意压力和组成

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

例题2C例题

血液循环中基本上都是通过血红朊来输送氧的。氧和血红朊之间的反应可近似地用下列反应式表示：

Hm+O2(g)=HmO2如果动脉血液中氧的饱和度是90%，动脉血液上方氧的平衡分压为0.13大气压。当静脉血液上方氧的平衡分压是0.02大气压时，静脉血液中输送氧的血红朊分数是多少？为了计算上的方便，设血液中无二氧化碳存在。例题氧和血红蛋白反应的平衡常数如下：11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.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?(2)在(1)的条件下,压力须增加到若干,甲烷才可能形成?解得p>161.1kPa,此时反应才能自动正向进行.13分解压例在1120℃下用H2还原FeO(s),平衡时混合气体中H2的摩尔分数为0.54.求FeO(s)的分解压.已知同温度下,2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K

=3.410－13H2(g)+FeO(s)=Fe(s)+H2O

(g)

(1)H2O(g)=H2(g)+(1/2)O2(g)

(2)反应(1)+(2)得反应:

FeO(s)=Fe(s)+(1/2)O2(g)(3)

求得FeO的分解压:15例在一个抽空的密闭容器中,于17℃时充入光气COCl2至压力为94659Pa.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267578Pa.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

.(1) COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)

n000

n0(1－)n0

n0nB/mol=n0(1+)=0.060516(3)

光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变

rGm

=－RTln(1/K)

=－29.7kJ·mol117(3)

光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变

rGm

=－RTln(1/K)

=－29.7kJ·mol118等温方程判断反应方向例银可能受到H2S的腐蚀而发生下面的反应:H2S(g)+2Ag(s)Ag2S(s)+H2(g)

在25℃和101325Pa下,将Ag(s)放在等体积的H2和H2S组成的混合气体中,(1)能否发生腐蚀而生成Ag2S?(2)在混合气体中,硫化氢的摩尔分数低于多少才不致发生腐蚀?已知25℃时Ag2S(s)和H2S(g)的fGm分别为－40.25kJ·mol1和－32.93kJ·mol1.题目解析：恒温恒压条件，可以使用吉布斯判据rGm

={－40.25－(－32.93)}kJ·mol1

=－7.32kJ·mol1

rGm=rGm

+RTlnJp

=－7.32×103+8.314×298.15Kln(0.5/0.5)

=－7.32kJ