合肥工业大学-物理化学习题-第五章、化学平衡合并

1、00-7-15,1,2 反应 2NO + O2 = 2NO2的rHm 0 , 当此反应达平衡后, 若要使平衡向产物方向移动, 可以_. A. 升温升压 B. 升温降压 C. 降温升压 D. 降温降压,1 若化学反应严格遵循系统的 “ G - ” 曲线进行, 则该反应在_进行着热力学可逆过程. A. 曲线的最低点 B. 最低点的左侧 C. 曲线上的每一点 D. 曲线外的某一点,A,3 某固体恒温恒压下分解产生气体, 此过程吸热, 试问此固体的热稳定性如何? _ A. 高温稳定 B. 低温稳定 C. 根据题给条件尚不能判断,B,C,第五章、化学平衡,00-7-15,2,4 理想气体反应A + B

2、= 2C 在一定温度T 下进行, 当_时可以用rGm(T) 直接判断反应的方向. A. 任意压力和组成 B. 总压100kPa, xA = xB = xC = 1/3 C. 总压300kPa, xA = xB = xC = 1/3 D. 总压400kPa, xA = xB =1/4, xC = 1/2,C,5 分解反应 A(s) = B(g) + 2C(g) 的平衡常数 Kp与分解压 p 的关系为 _. A. Kp = 4p3 B. Kp = p2 C. Kp = 4p3/27 D. Kp = 3p,C,6 真实气体的标准平衡常数Kf与 _无关. A. 标准态 B. 温度 C. 压力 D. 平

3、衡组成,C,00-7-15,3,B,D,9 影响化学反应标准平衡常数的因素有 _. A. 温度 B. 压力 C. 反应物配比 D. 惰性气体,A,00-7-15,4,B,11 在某温度下, 一密闭刚性容器内PCl5 (g)达到分解平衡, 若往此容器中充入氮气使系统压力增大一倍(此时气体仍可按理想气体处理), 则PCl5(g)的离解度将_. A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 视温度而定,C,12 反应 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) 在600, 100kPa达到平衡后, 将压力增大到5000kPa, 这时各气体的逸度系数 f CO2 = 1.09, f H

4、2 =1.10, f CO = 1.23, f H2O = 0.77. 这时平衡点将_. A. 保持不变 B. 无法判断 C. 向右移动 D. 向左移动,D,00-7-15,5,1 判断下列说法的正误: (1)恒温恒压下的反应, rGm 0时就不能进行._ (2)所有标准平衡常数都是无量纲的. _ (3)化学反应亲和势愈大, 反应趋势愈强, 反应速率愈快._ (4)平衡常数因条件变化而改变, 则化学平衡一定发生移动; 但平衡的移动则不一定是由于平衡常数的改变. _,2 判断下列说法的正误: (1)气相反应的平衡常数Kp只与温度有关._ (2)化学反应处于平衡态时, rGm = 0. _ (3)

5、K = 1的反应, 在标准态下可以达到平衡. _ (4)确定条件下化学反应只有一个平衡态, 标准态却可选择._,错;仅是不能自发,3 影响K大小的因素有 _; 影响化学平衡状态的因素有_.,温度,对,错,对,错;须是理想气体反应,错, 应是 rGm = 0,对, 此时rGm = 0,对,温度, 压力, 反应物配比, 惰性气体等,00-7-15,6,4 反应 CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g) 在常温下分解压不为零, 古代大理石建筑能够留存至今而不瓦解倒塌的原因是 _.,空气中CO2(g)的分压已超过了CaCO3(s)的平衡分解压,5 指出下列等式成立的条件: (1)BB = 0

6、. _ (2)理想气体反应, K = Kp = Kx . _ (3)真实气体反应, K = Kp(p) B. _ (4)溶液中反应, K = Kx . _,6 化学反应等温方程为_; 范特霍夫等压方程为_.,处于平衡态的多组分系统,B = 0,逸度系数商为1( K= 1),活度系数商为1( Kf = 1),00-7-15,7,7 下列对化学反应的rGm的各种理解是否正确: (1) rGm是反应开始至平衡之间的摩尔Gibbs函数的增量._ (2)对指定温度和压力下的某反应, rGm具有定值. _ (3)在恒温恒压反应的任一进度, 系统的Gibbs函数随反应进度的变化率(折合1mol反应引起的G)

7、即是该进度的rGm. _ (4) rGm等于反应在一定进度时各反应物质的化学势与其计量系数(反应物取负)乘积的代数和. _ (5)化学反应等温方程中的压力商Jp(或活度商Ja)与rGm都随反应进度的增大而不断变化._ (6) rGm的正负反映出相应时刻的Jp与K的相对大小. _ (7) rGm愈负, 表明此时反应趋势愈强, 反应速率愈快._ (8) rGm的大小与各反应物质的标准态的选择有关. _ (9) rGm的大小与计量系数的大小有关. _ (10) rGm可用来判断反应的方向和限度. _,错,错,对,对,对,对,错,错,对,错,8,标准压力与标准平衡常数,例 101.325kPa和100

8、kPa分别是以前和现在所选定的标准压力,相应地标准平衡常数K101与K100, 及标准摩尔反应吉布斯函数G101与G 100大小均不同. 对理想气体反应0 = BB, 试证: K100 / K101 = 1.01325B G 100 G 101 = B RTln1.01325,9,求标准平衡常数,例 将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空, 在温度为297.0K时导入NO直至压力为24136Pa. 然后再引入0.7040g溴, 并升温到323.7K, 达到平衡时压力为30823Pa. 求323.7K时下列反应的K 2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g),2NOBr(g) =

9、 2NO(g) + Br2(g) 平衡pB /Pa x 26306x 11241x/2,总压p /Pa 30823 = x + (26306x) + (11241x/2) 得 x = 13448,10,求标准平衡常数,例 已知25时CH3OH(l), HCHO(g)的f Gm分别为166.23 kJmol1 , 109.91 kJmol1 , 且CH3OH(l)的饱和蒸气压力为16.59 kPa. 设CH3OH(g)服从理想气体状态方程, 试求反应CH3OH(g) = HCHO(g) + H2(g) 在25的标准平衡常数.,G1 0 ; G2 = 0 ; G3 = RTln(p /p ) =

10、8.314 J K1 mol1298.15Kln(100/16.59) = 4.45103J mol1 25时CH3OH(g)的f Gm = (166.23 + 4.45 ) kJmol1 =161.8 kJmol1 25时所求反应的 rGm =109.91(161.8) kJmol1 = 51.87 kJmol1 则 K = exp(rGm /RT) = 8.21010,11,求标准平衡常数,例 水在298 K时的标准摩尔生成吉布斯函数为237.14 kJmol1, 又知水在298 K时的蒸气压力为3370 Pa, 则反应 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) 的 K(298

11、K)为多少?,rGm = G1+G4 =228580 Jmol1,G4 = RTln(p /p) = 8.314 Jmol1 298 K = 8400 Jmol1,12,求标准平衡常数,例 在一个抽空的密闭容器中, 于17时充入光气COCl2至压力为94 659 Pa . 在此温度下光气不离解. 将此密闭容器加热至500, 容器中压力增高至267 578 Pa. 设光气等气体服从理想气体方程, 试计算: (1)500时光气的离解度; (2)500离解反应的标准平衡常数K ; (3)光气合成反应在500时的 rGm .,(1) COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g) n0 0 0 n

12、0(1) n0 n0 nB/mol = n0(1 + ), = 0.0605,13,(3) 光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变 rGm = RTln(1/ K) = 29.7kJmol1,14,利用等温方程判断反应方向,例 1000K时, 反应C(s)+2H2(g) =CH4(g)的rGm=19397Jmol1. 现有与碳反应的气体, 其中含有CH410%, H280%, N210%(V%).试问:(1) T = 1000K, p = 101.325kPa时, 甲烷能否形成? (2) 在(1)的条件下, 压力须增加到若干, 甲烷才可能形成?,解得 p 161.1kPa, 此时反应才能自动正向进行

13、.,15,反应等温方程判断反应方向,所以反应向右进行.,Jp K, 所以反应向右进行.,例 298.15K时, 反应(1/2)N2 + (3/2)H2 = NH3的rGm=3125 Jmol1 . 试求: (1)物质的量之比为N2:H2:NH3 = 1:3:2的混合气体在总压101.325kPa下的压力商Jp和摩尔反应吉氏函数rGm, 并判断反应的方向; (2) 298.15K下的K, 并判断反应的方向.,16,等温方程判断反应方向,例 银可能受到H2S的腐蚀而发生下面的反应: H2S(g) + 2Ag(s) Ag2S(s) + H2(g) 在25 和101 325 Pa下, 将Ag (s)放

14、在等体积的H2和H2S组成的混合气体中, (1) 能否发生腐蚀而生成 Ag2S? (2) 在混合气体中, 硫化氢的摩尔分数低于多少才不致发生腐蚀?已知25 时Ag2S(s) 和H2S(g) 的 fGm分别为40.25 kJmol1和32.93 kJ mol1.,(1) r Gm = 40.25(32.93) kJ mol1 =7.32 kJ mol1 rGm = r Gm + RT lnJp =7.3210 3 Jmol1 + 8.314 J K1mol1298.15K ln(0.5/0.5) =7.32103Jmol1 rGm 0 , 故能发生腐蚀.,17,(2) rGm/Jmol1 =7.

15、3210 3 + 8.314 298.15Klnp(H2)/p/ p(H2S)/p,当 rGm 0时, 腐蚀不会发生. 求得,即 H2S的摩尔分数低于 0.0495 才不致使银发生腐蚀.,18,等温方程判断反应方向,例 已知反应 C(石墨) + 2H2(g) = CH4(g) 在1000 K的rSm = 98.85 JK1mol1 , fHm(CH4, g) =74.848 kJmol1. (1) 若参加与石墨反应的气体由 y (CH4) = 0.10, y(H2) = 0.80 , y (N2) = 0.10组成的, 试问在1000 K及100kPa压力下计算说明甲烷能否生成; (2) 除压

16、力外, 其余条件与(1)相同时, 为使向生成甲烷方向进行, 问需加多大的压力; (3) 在1000 K及100kPa下, 在不改变H2(g)与CH4(g)的比例下, 若将最初所采用混合物中N2(g)的含量增加至 y(N2) = 0.55, 试问此反应的方向是否改变?,(1) rGm = rHm T rSm = 19000 Jmol1 rGm = RT lnK, K = 0.1017 再据 rGm = rGm + RT lnJp Jp = p(CH4)/ p / p(H2)/ p 2 = 0.154 rGm = 3 446 Jmol1 反应不能向右进行.,19,(2) C(石墨) + 2H2(g

17、) = CH4(g) p(CH4) = 0.1p(总) p(H2) = 0.8 p(总) Jp = 0.1 p(总)/p / 0.8 p(总)/ p 2 = 0.125 p / p(总) 当 rGm= rGm + RT lnJp 0 时, rGm RT ln 0.125 p / p(总) 则 p(总) 152 kPa, 即反应要向右进行, p(总)应大于152 kPa;,(3) N2(g) 加入使各反应组分的相对含量降低. H2(g): CH4(g) = 8: 1未变, 余下45 %的气体中H2占40 %, CH4占5 %. 据 rGm= rGm + RT lnJp 得 rGm = 9 132

18、 Jmol1 , 比(1)中rGm更正, 说明增加N2(g)对反应是不利的.,20,等温方程判断反应方向,例 1000K时, 反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的rGm(1000K) = 19397Jmol1. 现有与碳反应的气体, 其中含有y(CH4) = 010, y(H2) = 080, y(N2) = 010. 试问: (1) T = 1000K, p = 100kPa时甲烷能否形成? (2) 在上述条件下, 压力需增加到多少, 上述合成甲烷的反应才可能进行?(假设气体均为理想气体),(1) C(s) + 2H2(g) = CH4(g) N2(g) pB/kPa 10

19、0 08 100 01 100 01 rGm = r Gm +RTlnp(CH4)/p/p(H2)/p2 = 385kJmol1 rGm0, 反应不能自发形成甲烷.,(2) rGm= rGm +RTln(01p / p) / (08p / p)20 p 16111kPa时, 合成甲烷反应才能自发进行.,21,反应方向,例 某些冶金厂和化工厂排出的废气中含有毒性气体SO2, SO2在一定条件下可氧化为SO3, 并进一步与水蒸气结合生成酸雾或酸雨, 造成对农田, 森林, 建筑物及人体的危害. 已知SO2(g) 和SO3(g) 在298 K 时的fGm分别为300.37kJmol1 和370.42

20、kJmol1; 298 K时, 空气中O2(g), SO2(g)和SO3(g)的浓度分别为8.00 molm3, 2.00104 molm3 和2.00 106 molm3, 问反应SO2(g) +1/2O2(g) = SO3(g) 能否发生?,J K, rGm(298.15 K) 0 , 故上述反应能够发生.,22,反应方向,例 固体化合物A(s) 放入抽空的容器中发生分解反应: A(s) = Y(g) + Z(g) 25 时测得平衡压力为 66.7 kPa, 假设Y, Z为理想气体, 求反应的标准平衡常数. 如果在该温度下容器中只有Y和Z, Y的压力为13.3 kPa, 为保证不生成固体,

21、 问Z的压力应如何控制.,得 pZ 83.5kPa 即Z的压力应控制在83.5 kPa 以下.,当 Jp K 时, 上述反应的逆反应不会发生.,23,反应方向,例 潮湿Ag2CO3(s)在110下用空气进行干燥, 试计算空气中 CO2 (g)的分压力应为多少方能避免Ag2CO3(s)分解为Ag2O(s)和CO2(g)? 已知Ag2CO3(s), Ag2O(s)和CO2(g)在298 K, 100 kPa下的Sm (B, 298 K)/J K 1 mol1 分别为167.36, 121.75 和 213.80; fHm(298 K)/ kJ mol1 分别为 501.7, 29.08和 393.

22、46; Cp, m(B, 平均)/ J mol1K1 分别为 109.6, 68.6 和 40.2 .,当 p(CO2 , 空气) p(CO2 , 平衡)时, 可避免Ag2CO3(s)分解. K = p(CO2 , 平衡)/p . 因此, 本题的关键是由已知数据计算下列分解反应的K (383 K) . Ag2CO3(s) = Ag2O(s) + CO2(g) 由已知数据求得: rHm(298 K) = (393.4629.08+501.7) = 78.44 kJ mol1 r Sm(B, 298 K) = 168.19 J K 1 mol1 B Cp, m(B) =0.800 J K 1 mo

23、l1,24,进一步求得383 K时的热力学数据: rHm(383 K) = 78.372 kJ mol1 r Sm(383 K) = 168.0 J mol1 K1 rGm(383 K) = 14 100 J mol1 K(383 K) = exp( rGm/ RT) = 0.011 94 由 K = p(CO2 , 平衡)/p 得 p(CO2 , 平衡) = K p = 0.011 94 100 10 3 Pa =1 194 Pa 可知当 p (CO2 , 空气) 1 194 Pa 时Ag2CO3(s)才不会分解.,25,CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) 平衡

24、nB/mol 1- 1- 3 nB/mol = 2(1 + ),于是各气体的平衡组成为,得 = 0.548,平衡组成,例 甲烷转化反应 CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)在900K时的标准平衡常数K =1.280, 若取得等摩尔的甲烷与水蒸气反应, 求900K, 101.325kPa下达到平衡时系统的组成.,26,平衡组成,例 分解反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)在200时的K = 0.312, 计算(1) 200, 200kPa下PCl5的离解度; (2) 组成 1 : 5 的PCl5与Cl2的混合物, 在200, 101.325kPa下, PC

25、l5 的离解度.,解得 = 36.7%,(2) PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 平衡nB/mol 1 - 5 + nB/mol = 6 + ,解得 = 26.8%,(1) PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 平衡nB/mol 1 - nB/mol = 1 + ,27,平衡组成,例 在真空的容器中放入固态的NH4HS, 于25下分解为NH3 与 H2S, 平衡时容器内的压力为66.66kPa. (1)当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa的H2S, 求平衡时容器中的压力; (2)容器中原有6.666 kPa的NH3, 问需加多大压力的H2S, 才能形

26、成NH4HS固体?,NH4HS(s) = NH3(g) + H2S (g),此时反应才能逆向进行, 生成NH4HS固体.,28,平衡组成,例 在炼铁炉中, 氧化铁按如下反应机理还原: FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) 求1120下, 还原1 mol FeO需用CO若干摩尔? 已知同温度下 (1) FeO(s) = Fe(s) + (1/2)O2(g) K1 = 4.967 107 (2) 2CO2(g) = 2CO(g) + O2(g) K2 = 1.4 1012,反应(1)(2) / 2 得反应 FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) 原

27、始nB/mol 1 x 0 0 平衡nB/mol (x1) 1 1,解得 x = 3.382mol,29,平衡组成,K = 2.44105,例 有人想用甲烷和苯蒸气的混合物来制取甲苯, 反应为: CH4(g) + C6H6(g) = C6H5CH3(g) + H2(g) 已知500 K 时CH4 , C6H6, C6H5CH3的fGm分别为3.68 kJmol1, 161.92 kJmol1 , 172.38 kJmol1 . 今使物质的量比为1: 1的CH4与C6H6的混合物在500 K时通过适当的催化剂, 试问 C6H5CH3的最高产率为多少?,r Gm = 172.38(33.68)16

28、1.92 kJmol1 = 44.14 kJmol1,ln K =r Gm/RT, = 4.9103 = 0.49%(最高产率),CH4(g) + C6H6(g) = C6H5CH3(g) + H2(g) 起始nB/mol 1 1 0 0 平衡nB/mol 1 1 nB/mol = 2,30,平衡组成,例 在合成氨生产中, 为了把水煤气中的CO加水蒸气转化为H2, 须进行变换反应 CO(g) + H2O (g) = CO2(g) + H2(g)原料气的原始组成(体积%)为: 36%CO; 35.5H2 %; 5.5%CO2; 23%N2. 转化反应在550下进行, 平衡常数K =3.56. 若

29、要求转化后干气体(水蒸气除外)中CO含量不得超过2%, 问每反应1m3 原料气须消耗若干立方米的水蒸气?,CO(g) + H2O (g) = CO2(g) + H2(g) N2 原料气V/m3: 0.36 0 0.055 0.355 0.23 平衡时V/m3: 0.36-x y -x 0.055 + x 0.355 + x 0.23 平衡时干气V/m3 = (0.36-x ) + (0.055 + x) 2 + 0.23 = 1 + x,得 y = 3.11, 即1m3 原料气至少须消耗3.11立方米的水蒸气.,31,平衡组成,例 将氨基甲酸铵放在一个抽空的容器中分解 NH2COONH4(s)

30、 = 2NH3(g) + CO2(g) 20.8达到平衡, 容器内压力为0.0871atm. 在同温下的另一次实验中, 除氨基甲酸铵外, 还同时通入氨气, 使氨的原始分压达到0.1228atm. 若平衡时尚有过量固体存在, 求各气体分压及总压.,设另一次实验中, CO2的平衡分压为 x atm,解三次方程得 x = 5.46 103,32,平衡组成,例 在温度恒定于375 K的抽空容器中, 放入Cl2(g) 与SO2(g). 若它们之间不发生反应时, 则分压力分别为47 836 Pa与44 786 Pa. 但因发生反应, 反应达平衡时, 系统的总压力为86 100 Pa. (1) 反应SO2C

31、l2(g) = SO2(g) + Cl2(g) 在375 K下的 rGm ; (2) 在375 K下, 将纯SO2Cl2(g) 放入一抽空容器中, 反应达平衡时, 系统的总压为101 325 Pa. 求SO2Cl2(g) 的离解度.,(1) SO2Cl2(g)(A) = SO2 (g)(B) + Cl2(g)(C) 开始时 0 pB, 0 pC, 0 平衡时 pA pB, 0pA pC, 0 pA 则 p(总) = pB, 0 pA + pC, 0 = 86 100 Pa 得 pA = 6619 Pa,rGm = RTln K = 3125 Jmol1,33,(2) SO2Cl2(g) = S

32、O2(g) + Cl2(g) 平衡时nB/mol 1 nB/mol = ( 1+ ),解得 = 0.854,34,分解压,例 在1120下用H2还原FeO(s), 平衡时混合气体中H2的摩尔分数为0.54. 求FeO(s)的分解压. 已知同温度下, 2H2O(g) = 2H2(g) + O2(g) K =3.41013,H2(g) + FeO(s) = Fe(s) + H2O (g) (1),H2O(g) = H2(g) + (1/2)O2(g) (2),反应(1) + (2) 得反应 FeO(s) = Fe(s) + (1/2)O2(g) (3),求得FeO的分解压,35,温度的影响, 定积

33、分式,例 反应C(s) + H2O(g) = H2(g) +CO(g) 在1000 K及1200 K时的K分别为2.472和37.55 , 试计算在此温度范围内反应的平均标准摩尔焓及1100 K时的K .,故 K(1100K) = 10.91,得 rHm = 135.8 kJmol1,根据范特霍夫等压方程,36,温度的影响, 定积分式,例 已知各物质在298.15K时的热力学函数数据如下: 物质 C2H5OH(g) C2H4(g) H2O(g) f Hm / kJmol1 235.30 52.283 241.80 Sm / Jmol1K1 282.0 219.45 188.74 对下列反应 C

34、2H5OH(g) = C2H4(g) + H2O(g) (1)求25时的rGm(298.15K)及 K(298.15K); (2)试估算400 K时的K(400 K). (假定r Hm为常数).,(1) r Hm(298.15 K) = BB f Hm(B, 298.15 K) = 52.28 + (241.8) (235.3 )kJmol1 = 45.78 kJmol1 rSm(298.15 K) =BB Sm(B, 298.15 K) = (219.45 + 188.74 282.0 )Jmol1K1 =126.19 Jmol1K1 rGm(298.15 K) = r Hm(B, 298.

35、15 K) TrSm(298.15 K) = (45.78103 298.15 K126.19)Jmol1K1 = 8156 Jmol1 K(298.15K) = exp 8156 /(8.314298.15 K) = 3.724102,37,K(400 K) = 4.10,38,温度的影响, 定积分式,例 HgO(s) 的离解反应 2HgO(s) = 2Hg(g) + O2(g) 在420及 450下达平衡时, 系统总压力分别为5.16104 Pa 与10.810 4 Pa, 求反应 Hg(g) + (1/2)O2(g) = HgO(s) 的rHm及rSm . (设反应的BCp, m = 0

36、),2HgO(s) = 2Hg(g) +O2(g) 平衡时 p(Hg) p(O2) p(总) = p(Hg) + p(O2) p(O2) = p(Hg) /2 故 p(O2) = p(总) / 3 K = p(Hg) / p 2 p(O2) / p = 2p(总) /3p 2 2p(总) / 3p 求得 420 K = 0.0204 450 K = 0.160,39,得 rHm = 215 988 Jmol1 由 450 rGm( 450 ) = RT lnK(450 ) rGm = rH mT rSm 得 rS m = ( rHm rGm ) /T = 283.50 JK1mol1,故逆向反

37、应 Hg(g) +(1/2)O2(g) = HgO(s) 的rHm(逆) 及 rSm (逆) 为 rHm (逆) = (rHm) / 2 = 107 994 Jmol1 rSm (逆) = (rSm) / 2 = 141.75 JK1mol1,40,温度的影响, 不定积分式,例 某反应的标准平衡常数与温度的关系为 ln K = 4.814 , 试计算该反应在25 时的 rSm .,rHm = 8.314 J K 1 mol1 2059 K103= 17.12 kJmol1,25 rGm =RT lnK =,则 rSm = (rHm rGm) / T = J K 1 mol1 = 40.0 J

38、K 1 mol1,41,温度的影响, 不定积分式,例 设反应 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) +H2O(g) +CO2(g) 的rHm与温度无关. 测得在不同温度时的平衡总压如下: t/ 30 50 70 90 100 110 p/atm 8.16 103 39.47 103 0.1578 0.5451 0.9620 1.648 求: (1) 上述反应的rHm; (2) lg(p/atm ) 与 T 的函数关系式; (3) NaHCO3(s)的分解温度.,42,(3) 当分解压 p 达到外压(1atm)时的温度为分解温度.,43,温度对标准摩尔反应热力学函数的影响,反应 3CuC

39、l(g) = Cu3Cl3(g) 的rGm与T的关系如下: rGm/(Jmol1 ) =52885852.34(T/K)lg (T/K) +438.2 (T/K) 求: (1)2000K时, 此反应的rHm 和 rSm; (2) 此反应在2000K, 101.325kPa下平衡混合物中Cu3Cl3(g)的摩尔分数.,对比可知: b = 0, c = 0, H0= =528858Jmol1, a = (52.34 /2.303) Jmol1 K1 = 22.73 Jmol1 K1,T = 2000K时,rGm=(52885852.34 2000lg 2000 +438.2 2000) Jmol1

40、 =1990.2 Jmol1,44,45,温度影响, 摩尔反应焓与温度有头,例 已知反应A(s) + 4B(g) = 3Y(s) + 4Z(g) 的有关数据如下: 物质 A(s) 1116.71 455.86 193.00 B(g) 0 0 28.33 Y(s) 0 0 30.88 Z(g) 241.84 88.74 36.02 计算800 K时的K .,(1) rHm (298K) = B fHm (298K) =149.35 kJmol1 rGm(298K) = B fGm (298K) = 100.9 kJmol1 K(298K) = exp rGm(298K)/RT = 2.07 10

41、18 rCp = B Cp, m (298K) = a = 69.6 Jmol1 K1,46,47,温度对平衡转化率的影响,例 丁烯脱氢制丁二烯的反应为 CH3CH2CH=CH2(g) = CH2=CHCH=CH2(g) + H2(g) 反应过程中通以惰性组分H2O(g), 丁烯与H2O(g)的物质的量比为1:15, 操作总压力为203 kPa, 温度为593. 忽略摩尔反应焓与温度的关系, 计算丁二烯的平衡转化率. 已知 物 质 f Hm (298 K)/kJmol1 f Gm(298 K)/kJmol1 丁二烯 110.16 150.67 丁 烯 0.13 71.29,298 K下反应的

42、r Hm = 110.29 kJmol1 ; rGm = 79.38 kJmol1 则 r Sm = = 103.7 J K 1 mol1,用近似法, r Hm和 r Sm都与温度无关: rGm(866K) = (110.29866103.7103) kJmol1 = 20.46 kJmol1,48,K(866K) =,丁烯(g) = 丁二烯(g) + H2(g) H2O(g) 开始时nB/mol 1 0 0 15 平衡时nB/mol 1 15 nB/mol = 16+,得 = 0.49,49,温度的影响,例 反应 A(g) + 2B(g) = Y(g) 的有关数据如下: Cp, m = a

43、+ bT 物质 a/Jmol1K1 103b/Jmol1K2 A(g) 210.0 126.0 25.20 8.400 B(g) 0 120.0 10.50 12.50 Y(g) 140.0 456.0 56.20 34.40 (1) 设为理想气体反应, 计算K(700 K); (2) 700 K时, 将2 mol A(g), 6 mol B(g)及2 mol Y(g )混合成总压为101 325 Pa的混合理想气体, 试判断反应方向.,(1) rHm (298K) =70.00 kJmol1 ; rHm(700K) =74.22 kJmol1 rSm(298K) = 90.00 J mol1

44、K1 ; rSm(700K) = 98.94 J mol1K1 rGm(700K) = 4.920 kJmol1 ; K(700K) = 0.4300,50,(2) n(总) =10mol, y(Y) = 0.2; y(B) = 0.6; y(A) = 0.2,J K , rGm(700K) 0, 故反应不能向正向进行.,51,压力对平衡组成的影响,(2) 111.458kPa时,得 = 0.832,例 已知1000K时生成水煤气的反应 C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)在101.325kPa时平衡转化率 = 0.844. 求(1) 标准平衡常数K;(2) 111.45

45、8kPa时的平衡转化率.,(1) C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) 平衡nB/mol 1- nB/mol =1 + ,52,压力及惰性气体对平衡转化率的影响,例 工业上用乙苯脱氢制苯乙烯 C6H5C2H5(g) =C6H5C2H3(g)+H2(g) 如反应有900K下进行, 其K =1.51. 试分别计算在下述情况下, 乙苯的平衡转化率: (1)反应压力为100kPa时; (2)反应压力为10kPa时; (3)反应压力为101.325kPa, 且加入水蒸气使原料气中水与乙苯 的物质的量之比为10 :1时.,C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) 平衡nB/mol 1 nB/mol