[理学]化学热力学3.pptVIP

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2018-02-16 发布于浙江
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[理学]化学热力学3.ppt

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[理学]化学热力学3

第四节化学平衡的计算（1）利用平衡常数求物质或产物的浓度，求反应物的转化率。（2）利用实验数据求经验平衡常数及热力学平衡常数。例1: 合成氨反应在500oC建立平衡 p(NH3) =3.53?106Pa, p(N2) = 4.13??106Pa, p(H2) = 12.36??106Pa, 试分别求该反应 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 的热力学平衡常数 KTr 与经验平衡常数Kp，Kc。解： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 平衡压力/? 106Pa，4.13 12.36 3.53 KTr = = 1.63 ? 10-5 Kp = = 1.598 ?10-15(Pa)-2 ∵ Kp = Kc?(RT) △n △n = -2 Kc = Kp/ (RT)-2 = 6.60 ?10-8mol-2·L2 例2: 在一个10L的密闭容器中,以一氧化碳与水蒸气混合加热时,存在以下平衡, CO(g) + H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g) 在800°C时,若Kc = 1, 用2mol CO及2mol H2O互相混合,加热到800°C, 求平衡时各种气体的浓度以及CO转化为CO2的百分率。解： CO(g) + H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g) 初浓 /mol·dm-3 2/10 2/10 0 0 平/mol·dm-3 0.2-x 0.2-x x x X2/(0.2-x)2 =Kc=1 解得: [CO2] = 0.1 mol·dm-3 = [H2] = [ CO] = [H2O] 转化率 ? = 0.1/0.2×100% = 50% 例3、计算298K时，反应 H2(g) ＋ CO2(g) H2O(g) + CO(g)在 (1) 标准状态下，(2) 起始压力为 pH2 ＝ 4?105 Pa, pCO2 ＝5?104 Pa, pH2O ＝2?102 Pa, pco ＝5 ?102 Pa 时的反应方向及该反应的KTr 解（1） H2(g) ＋ CO2(g) H2O(g) + CO(g) ?fGm?/kJ mol-1 0 -394.4 -228.6 -137.2 ?rGm? =28.6 KJ mol-1 0, 标态下非自发, 逆向自发（2） ?rG ? ＝ - RTlnKTr 28600 ＝ - 8.314 ? 298lnKTr KTr = 9.698 ? 10-6 (3) QTr ={ [5 ?102/1 ?105] ? [2 ?102/1 ?105] }/ {[4 ?105/1 ?105] ? [5 ?104/1 ?105] } = 5 ? 10-6 KTr 因此该反应正向自发进行例4: 在高温时2HI(g) H2 (g) + I2 (g) 分解,在一密闭容器中,有2molHI,在440℃时达到化学平衡，其Kc = 2×10-2，求HI的分解率。解： 2HI(g) H2 (g) + I2 (g) 初/mol·dm-3 2 0 0 平/mol·dm-3 2-2x x x Kc = = 2×10-2 x = 0.2204 mol·d