化学反应的标准平衡常数

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1、§5-2理想气体反应的标准平衡常数1.标准平衡常数G平衡x/mol01如左图所示，在恒温恒压下，随着理想气体化学反应的进行,化学反应亲和势越来越小,直至A=0，系统达到化学平衡为止。此时所以我们将平衡压力商称为标准平衡常数，其表达式为：因为，仅仅是温度的函数，与压力无关，所以由上式可知，也仅仅是温度的函数，与系统的压力和组成无关。即无论反应前，各物质配比如何，无论总压为多少，只要温度一定，压力商的值就一定。上式中是平衡压力商。或：由可得定义式上式中，为反应中组分B的平衡分压。的量纲为一。只是温度的函数。所以,可以得到摩尔反应吉布斯函数为:它们不但适用于理想气体化学反应，也适用于非理

2、想系统，如高压下真实气体、液态混合物、液态溶液中的化学反应。在后三种情况中，依然是常数，但已经不是平衡压力商了。这两个公式表示与之间的关系。是沟通化学热力学与平衡计算的桥梁。JpK时，rGm0，反应能自发进行；JpK时，rGm=0，反应处于平衡；JpK时，rGm0，反应不能自发由左向右进行。（逆反应能自发进行）由可见，而且，从表面上看，影响式(5.2.4)中化学反应rGm的是K（实际上即是）和Jp，但一般地说，起决定性作用的是K。当K>>1时，反应物在平衡时的分压几乎为零，所以反应可以进行到底；反之，当K<<1时，产物的平衡分压几乎为零，故可以认为，反应不能发生。

3、反应，若写出不同的化学计量式，使同一种物质具有不同的计量系数，则它们的不同，因而也不同。由式可知，对于同一个化学只有在K1时，才可能由于Jp的变化，改变化学反应方向。例如，对合成氨的反应，可以写出以下两种计量方程，它们对应的与分别用1、2标出如下：所以，在给出化学反应标准平衡常数时，必须指明它所对应的化学计量式。否则，是没有意义的。2.有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应若化学反应中，除了有理想气体外，还有纯固态或纯液态物质参加。由于在常压下，纯凝聚态的化学势，可以认为近似等于它的标准化学势，(cd表示凝聚态)，所以在等温方程中不包含凝聚态物质的分压项。例如,对反应:自然，K等于

4、气相组分的平衡压力商，其中也不出现凝聚相。但在中仍须对参加反应的所有物质，包括凝聚态物质求和。3.相关化学反应标准平衡常数之间的关系这里所谓的相关化学反应，是指有加和关系的几个化学反应。因为，吉布斯函数G是状态函数。所以若在某一温度下，几个化学反应具有加和性时，这些反应的也有加和关系。而因为，所以可以推得相关化学反应间的乘积关系。例如：因为：(3)=(1)2(2)由此可得：测定平衡组成的方法：物理法：一般不会影响平衡，如测折射率、电导率、气体体积、吸收度等；化学法：常采用降温、移走催化剂、加入溶剂冲淡等方法中止反应。会造成平衡的移动，从而产生误差。实验测定：在一定温度与压力下，

5、由一定配比原料进行反应，达到平衡时测定其平衡组成。K的求算方法由实验测定的平衡组成求算由热力学数据(rGm)求算，见式(5.2.3)化学平衡计算中，最基本的数据是标准平衡常数K2.标准平衡常数K的测定平衡测定的前提：所测的组成必须确保是平衡时的组成。若要跳过例题，请用右边的按钮平衡组成的特点：只要条件不变，平衡组成不随时间变化；一定温度下，由正向或逆向反应的平衡组成算得的K应一致；改变原料配比所得的K应相同。例5.2.1将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空。在297.0K时导入一氧化氮直到压力为24.136kPa。然后再引入0.7040g的溴，并升温到323.7K。测得

6、平衡时系统的总压为30.823kPa。求在323.7K时，下列反应的。计算时容器的热膨胀可忽略不计。2NOBr(g)=2NO(g)+Br2(g)解：由理想气体状态方程式pB=nBRT/V可知，在T、V不变的条件下，混合气中组分B的分压pB与其物质的量nB成正比；当发生化学反应时，有：pB=nBRT/V，即组分B分压的变化pB与其物质的量的变化nB成正比。首先求出在323.7K下，NO(g)和Br2(g)未反应时的起始分压p0(NO)，p0(Br2)。而对于化学反应-vAA-vBB=vYY+vZZ不同气体分压的变化又与各组分的化学计量数成正比。即有：pA/vA=pB/vB

7、=pY/vY=pZ/vZ只要，在固定的T、V下，随着反应的进行，系统的总压将会改变。所以可以根据反应起始时系统的组成、压力及平衡时的总压，计算各组分的平衡分压，从而计算。由Br的摩尔质量79.904g/mol得到：若记NOBr(g)的平衡分压为p(NOBr)，则有以下分析：起始时0p0(NO)p0(Br2)平衡时p(NOBr)p0(NO)-p(NOBr)p0(Br2)–0.5p(NOBr)平衡总压：由此得到所以：由此得到例5.2.2将氨基甲酸铵（A）放在一抽空的容