物理化学化学平衡例题.ppt

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1、例1：已知反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)在973 K时的Kp=0.71。若体系中各气体的分压都是1.5105 Pa，问在973 K时反应能否发生?(2)若p(CO)=1.0106 Pa,p(H2O)=5.0105 Pa，p(CO2)=p(H2)=1.5105 Pa，问情况又怎样?,化学平衡典型例题,解：(1)由于压力较低，可以看作是理想气体反应，于是有 B=1，fB=pBB=pB，所以 Ka=Kf=Kp，Qa=Qf=Qp，,由于各气体的分压相等，所以Qp=1.0,rGm=RTlnKp+RTlnQp=(8.314 Jmol-1K-1)(973 K)ln0.71=2771

2、Jmol-10 在该条件下正向反应不能自发进行。,(2)rGm=RTlnKp+RTlnQ,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。,例2：298K，p时，合成氨反应：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)的rGm 16.5 kJ.mol-1。设气体均为理想气体，试求(1)该条件下的 Kp和Kp；(2)判断当摩尔比为 N2:H2:NH31:3:2时，反应自发进行的方向。,该反应的=1 0.5 1.5=1所以,解：(1),=780,(2)因为总压是p，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，p 和 p，可见，在这种分压条件下,可见

3、，在这种分压条件下，反应是自发正向进行的。,例3：PCl5(g)的分解反应 PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)，在523.2 K，100 kPa下反应达到平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695103 kg.m-3，试计算：(1)PCl5(g)的离解度；(2)该反应的Kp；(3)该反应的rGm。,解：(1)设PCl5(g)的解离度为，则：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)t=0 n 0 0 nt=te n(1)n n n总,e=(n n)+2 n=(1+)n,达平衡时：pV=(1+)nRT 解得：=0.80,(2)以1 mol PCl5为基准，则：,当p=p时，=0.80时

4、，,=1.778,=2502 Jmol-1,(3),例4：已知298 K时的下列数据：,BaCO3(s)BaO(s)CO2(g)fHm/kJmol-1 1219 558 393Sm/JK-1mol-1 112.1 70.3 213.6,求:(1)298 K时分解反应的rGm、rHm、rSm；(2)298 K时BaCO3(s)的分解压力；(3)假设分解反应的Cp=0，求BaCO3(s)的分解温度；(4)若已知分解反应的Cp=4.0 J.K-1.mol-1，求1000K时 BaCO3(s)的分解压力。,解：对于分解反应：BaCO3(s)=BaO(s)+CO2(g)(1)298 K时：rHm=fHm

5、(BaO,s)+fHm(CO2,g)fHm(BaCO3,s)=268 kJ.mol-1rSm=Sm(BaO,s)+Sm(CO2,g)Sm(BaCO3,s)=171.8 J.K-1.mol-1rGm=rHm TrSm=217 kJ.mol-1(2),(3)Cp=0,说明rHm及rSm与温度无关,均为常数。设分解温度为T，在该温度下:pCO2=p rGm=RTlnK=0即 rGm=rHm TrSm=0 则,如果Cp0，必须先将rHm=f(T)及rSm=f(T)的函数形式代入上式，然后再求分解温度，切不可取任意温度下rHm(T)及rSm(T)代入上式。,(4)已知Cp=4.0 J.K-1.mol-1

6、，欲求1000 K BaCO3(s)的分解压力，有以下两种方法：方法1：先求出1000 K时的rHm，再求K(1000 K)；,rHm(1000 K)=rHm(298 K)+Cp(1000-298)=271 kJ.mol-1 rSm(1000 K)=rSm(298 K)+Cp ln(1000/298)=176.6 J.K-1.mol-1 rGm(1000 K)=rHm(1000 K)TrSm(1000 K)=94 kJ.mol-1,方法2：先导出K与T的关系，由此关系式求出K(1000 K)。由 其中 rHm(T)=(267103+4.0T)J.mol-1 代入上式,得:,定积分得：代入数据，解得：lnK(1000 K)=11.4 K(1000 K)=1.2310-5,