第四章化学平衡

第四章 化学平衡

（一）主要公式及其适用条件

1、 摩尔反应吉布斯函数变 (?G/??)T,p??vB?B??rGm

B式中：(?G/??)T,p表示在T、p及反应系统组成恒定的条件下，反应系统的吉布斯函数随反应进度?的变化率。此式适用于恒温、恒压及组成恒定的化学反应，当反应进度?=1 mol时，反应系统的吉布斯函数变的计算。

2、 理想气体反应的标准平衡常数定义

?RTlnK＝?rGm 或

?def?K??exp(??rGm/RT)； K???(pB/p?)vB

B?式中：K?称为标准平衡常数；?rGm为指定温度T的标准状态下，反应进行1 mol反应进度时的吉?布斯函数变，称为标准摩尔反应吉布斯函数变。此式适用于理想气体或低压气体恒温反应的?rGm与

K?的相互换算。

?

3、K?与Kc、Kn、Ky之间的关系

?vBK??p???Ky??p?????p/p?????Kn???n(g)?B??vB?RT???Kn??p?V????vB???cRT????Kc??p????vB

式中：p?=100kPa，c?=1 mol·dm?3；

vBvB?Ky??yB,Kn??nB,Kc??(cB/c?)vB

BBB此式适用于理想气体或低压气体的恒温反应。对于有理想气体参加的多相反应，在上述各表示工中，凝聚相同如同不存在一样，?vB也只包含反应式中气态物质的计量系数。

?4、化学反应的等温方程 ?rGm??rGm?RTlnJp

其中

Jp??(pB/p?)vB

B此式适用于理想气体、恒温、恒压及组成恒定，反应进度为1 mol时吉布斯函数变的计算。若W?=0，也可用Jp与K?相比较来判断恒温、恒压反应的方向性和限度。

5、化学反应的等压方程——温度对K?的影响

?dlnK??rHm? dTRT2微分式

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积分式

??K2ln???K?1???rHm(T2?T1)?? ?RT1T2??对于理想气体反应，在p?=1000kPa下或任意恒压下上式皆可适用；上式只适用于理想气体，?rHm?为常数的恒压反应。若反应的?rCp,m?0，应将?rHm与T的函数关系式代入微分式，积分后即可

求出K?与T的函数关系式。

1?6、纯真实气体逸度的定义式 f?pexp????dp

0?RTp???*式中：p为真实气体的压力，Vm为真实气体在T、p条件下的摩尔体符号。此式适用于纯真实气体

*p?Vm逸度f的计算。

7、真实气体混合物中任一组分B的逸度和逸度系数的定义式

逸度

p?VB1??fB?pyBexp????dp 0?RTp??逸度系数

?B?fB/pyB?fB/pB

式中：pB、yB分别为组分B的分压力及摩尔分数，VB为组分B在混合气体的温度T及总压力p时的

偏摩尔体符号。上式适用于混合气体中任一组分B的逸度和逸度系数的计算。

**8、路易斯?兰斯尔逸度规则 fB??BpyB??BpyB?fBy

**式中：fB和?B分别为组分B在混合气体的温度T、总压p单独存在时的逸度和逸度系数。此式适

*用于 VB?Vm,B，

*V??nBVm,B

B*任一气体的偏摩尔体积VB，等于在混合气体的T、p下单独存在时的摩尔体积Vm,B，即此式适用于

气体的体积具有加和性的混合气体。

9、真实气体化学反应的平常常数 对于在一定温度下的指定反应，因为

??rGm(T)??RTlnK???RTlnK?f

所以

?vB K??K? f??(fB/p)B??K?p（高压下）?Kf/K??K/K? vB?vBK?p（高压下）??(pB/p),K????B

BB式中：pB、fB、?B分别为组分B在高压下的分压力、逸度和逸度系数。K?p（高压下）适用于高压

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?反应平衡压力和平衡组成的计算。对于理想气体反应K??1,K?p?K。

说明：对大学专科学生，6、7及9不要求识记。

（二）概念题

4.2.1 填空题

1、试根据?rGm?(?G/??)T,p回答，摩尔反应吉布斯函数变?rGm的意义为（ ）。 2、若已知1000K时，反应 0.5C(s) + 0.5CO2(g) 2C(s) + O2(g)

CO(g) + 0.5O2(g)

CO(g)的K1?=1.318

?

2CO(g)的K2=22.37?1040

?

CO2(g)的K3=（ ）。

??H2O(g)，此反应的?rGm.1(H2O, g) = ??fGm3、在T=298.15时， H2(g) + 0.5O2(g)?228.57kJ·mol?1。2H2O(g)（ ）。

??

2H2(g) + O2(g)，此反应的?rGm.2=（ ），K2=

4、T、p及组成恒定时反应0??vBB的摩尔反应吉布斯函数变

B?rGm= （ ） = （ ）

?5、在一定温度下，理想气体反应0??vBB的 K?/Kc=（ ）

BvB6、在一定温度下，理想气体反应0??vBB的Kp??pB，K?与Kp之间的关系为

BBK?/Kp=（ ）

7、在一个真空容器中放有过量的B3(s)，在900K时发生下列反应 B3(s) ==== 3B(g)，达到平衡时系统的总压p=900kPa，此反应的K?=（ ）。

?8、在T=1000K时，理想气体反应0??vBB(g)的?rHm?83.14?103J·mol?1。则此反应的

BdlnK?/ dT = ( )K?1

9、在T=300K时，真实气体反应0=?vBB(g)的标准平衡常数K?=4.70，若反应的平衡总压力

B??vBp=120MPa，反应的K??2.0，则此反应的K?=（ ）。fB为任一组分B的逸f??(fB/p)B度。

10、在T=350K时，由A(g)、B(g)及C(g)混合而成的真实气体混合物的总压力p=260?105Pa。已

*知混合气体的组成yA=yC=0.3，纯B(g)在350K、260?105Pa时的逸度系数?B?0.50。则此混合气体

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中B(g)逸度。 fB = ( )Pa。

4.2.2 单项选择填空题

1、在400K，理想气体反应

A(g) + B(g)C(g) + D(g)2A(g) + 2B(g)

C(g) + D(g)的K1?=0.25

?

A(g) + B(g)的K2=（ ） ?2C(g) + 2D(g)的K3=（ ）.

选择填入：(a) 0.25; (b) 4; (c) 0.0625; (d) 0.5 2、在T= 380K、p（总）=200kPa下反应 C6H5C2H5(g)

C6H5C2H3(g) + H2(g) 的平衡系

统中加入一定量的惰性组分H2O(g)。此反应尖的Ky（ ），乙苯的转化率? ( )，y（苯

乙烯）（ ）。

选择填入：(a) 变大；(b) 变小；(c) 不变；(d) 无一定的变化规律

3、在300K下，一个抽空的容器中放入过量的A(s)，发生下列反应：A(s)

B(s) + 3D(g)

*达到平衡时D(g)的压力pD=1.02kPa。此反应的标准平衡常数K?(300K)=（ ）。

选择填入：(a) 1.02; (b) 1.061?10?6; (c) 1.04?10?4; (d) 3.06 4、反应A(g) + 2B(g)

2D(g)在温度T时的K?=1。若温度恒定为T，在一真空容器中通入

A、B、D三种理想气体它们的分压力恰好皆为100kPa。在此条件下，反应（ ）。

选择填入：(a) 从右向左进行；(b) 从左向右进行；(c) 处于平衡状态；(d) 条件不全，无法判断 5、温度恒定为T，在一个带有活塞的气缸中只含有A、C、D三种理想气体，进行下列反应并达到平衡。C(g) + D(g)

A(g)，这时系统的体积为V，压力为p, A(g)的物质的量为nA。

①在恒温、恒压下向气缸中通入物质的量为nB的隋性气体B，重新达平衡时A(g)的物质的量为nA,1，则nA,1（ ）nA。

②在恒温下，将上述平衡系统压缩至体积为V，达到新的平衡时A(g)的物质的量为nA,2，则

nA,2（ ）nA,1; nA,2（ ）nA

选择填入：(a) >; (b) <; (c) =; (d) 二者的关系无法确定 6、已知

反应（1） 反应（2） 反应（3）

2 …… 此处隐藏：3190字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……