物理化学各章总结及习题解答（天津大学） 第四章_化学平衡

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1、化学平衡第四章化学平衡本章是热力学基本原理应用于化学反应，着重讨论了理想气体反应的方向和限度问题，为此引入了一个十分重要的物理量——标准平衡常数K为主线，讨论了平衡特征、反应方向的判断、平衡的计算以及各种因素对平衡移动的影响等问题。一、理想气体的等温方程式1.方程式GGRTlnJmmp2.应用理想气体的等温方程式主要用来判断在指定T、p及组成条件下的反应方向，即：△rGm<0时，反应正向可自动进行△rGm=0时，反应达平衡△rGm>0时，反应正向不能自动进行，逆向可自动进行3.注意：（1）△G、△G、J、K相应的状态不同，△G相

2、应于标准态,而△G相应于任一rmrmprmrm指定T、p及组成下的状态；K则相应于系统的平衡状态。（2）△rGm≤0和Jp≤K两判据只能在封闭系统、W’=0、等温等压及指定组成的条件下使用。它表明：在此条件下化学反应总是向着△rGm减小或Jp增大的方向进行，直至达到平衡，此时△rGm=0或Jp=K，达到反应的最大限度。宏观上平衡组成不再随时间而变，微观上系统处于一种动态平衡之中，正、逆反应都在进行，只是两者的速率相等，方向相反。-1（3）△rGm、△rGm是不同的，一般情况下，△rGm不能用作判据，只有△rGm>40kJ·mol的特定

3、条件下，才可用其近似估算反应的可能性。二、标准平衡常数rGm1.定义式:KexpRTBpB2.表达式:KpK是一个决定反应限度的无量纲的量3.标准平衡常数表示法:KK(p)BKpB(p)BKRT()B(p)Bpxc三、平衡移动1.温度的影响——范特霍夫方程dlnKrHmH>0吸热反应，温度增加K增加，平衡右移；H<02rmrmdTRT放热反应，温度增加K下降，平衡左移。H为常数时定积分为rmKH112rmlnKRTT1

4、1243化学平衡2.压力的影响BBppBKKxKnppn对B<0的反应，加压使Kn增大，平衡右移对B>0的反应，加压使Kn减小，平衡左移对B=0的反应，加压无影响3.惰性组分的影响增加惰性气体使总摩尔数增加对B>0的反应，增加惰性气体，使Kn增大，平衡右移;对B<0的反应，增加惰性气体，使Kn减小，平衡左移;对B=0的反应，增加惰性气体，加压无影响。在等温等压下，增加惰性气体，其效果与减压的效果一致。四、习题-1*5.31000K时，反应C（s）+2H2（g）

5、=====CH4（g）的ΔrGm=19.397kJ·mol。现有与碳反应的气体混合物，其组成为体积分数φ(CH4)=0.10，φ(H2)=0.8，φ(N2)=0.10。试问：（1）T=1000K，p=100kPa时，ΔrGm等于多少，甲烷能否形成？（2）在T=1000K下，压力须增加若干，上述合成甲烷的反应才能进行？解：(1)pCH41000.1p31001GGRTln[19.3978.314100010ln]kJmolmm22p1000.8H2100p13.964kJmolG0甲烷不能形

6、成m(2)pCH41000.1p31001GGRTln[19.3978.314100010ln]kJmol0mm22p1000.8H2100pp78.28kPa5.6在一个抽空的容器中引入氯气和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3K时的分压分别为47.836kPa和44.786kPa。将容器保持在375.5K，经一定时间后，总压力减少至86.096kPa，且维持不变，求SO2Cl2(g)====SO2(g)+Cl2(g)反应的K解：SO2Cl2（g）====SO2（g）+Cl2（g

7、）开始时044.78647.836平衡时p44.786-p47.836-p∑p=p+44.786-p+47.836-p=86.096kPap=6.526kPa(44.7866.526)kPa(47.8366.526)kPappK2.426.526kPap44化学平衡解：N2（g）+3H2（g）====2NH3（g）pV101.3252.02nn90.13mmol(N2)(H2)RT8.314273.15190.13nn22.53mmoln67.60mmol(N2)(H2)443n52

8、.3(18.7215.17)100.1857mmol(NH3)220.185730008K4.4910322