山东建筑大学物理化学课件例题.ppt

一、热力学的四个基本公式 二、温度对平衡常数的影响-等压方程 二、温度对平衡常数的影响-等压方程 二、温度对平衡常数的影响-等压方程 一、压力对化学平衡的影响 一、压力对化学平衡的影响 例题 有理想气体反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),在2000K时，已知 K?=1.55×107。 （1）计算H2和O2分压各为1.00 ×104 Pa，水蒸气分压为1.00 ×105 Pa的混合气中，计算上述反应的△rGm，并判断反应自发进行的方向； （2）当H2和O2的分压仍然分别为1.00 ×104 Pa时，欲使反应不能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？ 解 （1）反应系统的分压比 一、 理想气体反应的标准平衡常数 由等温方程 △rGm=-RTln K? +RTlnJP = 8.314J·mol-1 ·K-1×2000K ×ln(1000/1.55 ×107) =-1.6 0×105 J·mol-1 由△rGm0，或者由JP K?均可判断此时反应能够 自发正向进行 。 （2）欲使正向反应不能自发进行， JP至少需与 K?相等 一、 理想气体反应的标准平衡常数 一、 理想气体反应的标准平衡常数 解 : NH4HS的分解反应为 NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g) 例 将固体NH4HS放在25℃的抽空容器中，求NH4HS分解达到平衡时，容器内的压力为多少？如果容器中原来已盛有H2S气体，其压力为4.00×104Pa,则达到平衡时容器内的总压力为多少?已知25℃， 设平衡时，P(NH3)=x，则P(H2S)=x+4.00×104Pa,此时温度 仍然是298K, 不变，所以 三、有纯态凝聚相参加的理想气体反应的 三、有纯态凝聚相参加的理想气体反应的 1、如何计算?rG?m 1）由化学反应的 ?rH?m和 ?rS?m计算?rG?m 在恒温下 解: H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) 反应的?rH?m = ?fH?m [H2O(g)] =-241.8KJ·mol-1 反应的?rS?m = S?m[H2O(g)]- S?m[H2(g)]-1/2 S?m[O2(g)] 例 求298K时反应 H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l)的K?. 已知在298K时的H2O(g)的生成热 ?fH?m =-241.8KJ·mol-1； H2(g) O2(g)和H2O(g)的标准熵值 S?m分别为130.6,205.0和188.7 J·K-1·mol-1 ；水的蒸气压为 3.17×103Pa。 =[188.7-130.6-(1/2) ×205.0]J·k-1 · mol-1 =-44.4J·k-1 · mol-1 =-241.8×103 + 298×44.4 =-228.6×103 J· mol-1 (1)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g,P?) ?rG?m(1) (2) H2O(g,P?) = H2O(g, 3.17×103Pa) ?rGm(2) (3) H2O(g, 3.17×103Pa)= H2O(l) ?rGm(3) (1)+(2)+(3) :H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) 1、如何计算?rG?m 因为（3）是可逆相变所以?rGm(3) =0， 设水蒸气为理想气体 1、如何计算?rG?m P202 19 解(a) 25℃，尿素的标准摩尔生成吉布斯函数： ?fGm?= ?rHm?-T ?rSm?=-197.5kJ .mol-1 (b) ?rGm? = ??B?fGB? = ?fGB?(H2O,g)+ ?fGB?[CO(NH2),s]- ?fGB?(CO2,g)-2 ?fGB?(NH3,g) =1.33 kJ .mol-1 ?rGm?=-RTlnK? K?=0.5848 1、如何计算?rG?m 3)由有关化学反应的?rGm?来求所需化学反应的?rGm?。 例：20 ℃时，实验测得下列同位素交换反应的标准平衡 常数K?为： (1)H2+D2=2HD K?(1)=3.27 (2)H2O+ D2O= 2HDO K?(2)=3.18 (3) H2O + HD = HDO + H2 K?(3)=3.40 试求20 ℃时，反应H2O + D2= D2O + H2的?rGm?和K?。 解：所求反应为(1)- (2)+ (3)?2： K?= K1? ? （K3?）2/ K2? =11.9 ?rGm?=-RTln K?=-6.03kJ.mol-1 1、如何计算?rG?m