化学平衡———同时平衡和△h≠常数。
一、 同时平衡。
例1、(北京化工大学2000考研物理化学试题,七、(12分))
已知下列两反应:
反应1:feo(s)+co(g)=fe(s)+co2(g)
反应2:fe3o4(s)+co(g)=3feo(s)+co2(g)
的标准平衡常数分别为k1、 k2,它们与温度的关系如下:
设两反应的△rcp,m均为零。试求:
1. 反应1和反应2的标准摩尔反应焓△rhm,1及△rhm,2;
2. 在什么温度下,fe(s)、feo(s)、fe3o4(s)、co(g)、co2(g)全可共存于平衡系统中;
上述两反应达平衡后,若温度再上升时,系统中哪些物质可能消失?
解: 反应1:feo(s)+co(g)=fe(s)+co2(g)
反应2:fe3o4(s)+co(g)=3feo(s)+co2(g)
1. 引范特霍夫方程: ln=
代入表中数据得:△rhm,1==-17694
同理rhm,2=30460
2. 反应1:k1= 反应2:k2=
要5种物质平衡共存,需k1= k2=kt ①
对反应1有:ln= ②
对反应2有:ln= ③
消去式②、③中的kt,解得 t=838k
3. 在838k时k1= k2=kt=0.965
再升温,jp> k1反应1向左移,jp< k2反应2向右移。但均不能达到平衡,fe(s)或fe3o4(s)有一个消失,使其中之一反应退出系统,另一反应才能建立平衡。
二、 △h≠常数。
例1、(中国科大2023年五、(8分))
c2h4蒸汽压与温度的关系式为。
计算其在正常沸点(-103.9℃)时的蒸发热。
解:(1) =2.303 +ln
1.750 lnt-0.01929t+17.152
2) c2h4(l)=c2h4(g) 看作反应。
h=△h0+△t+t2
lnk+=-ln+t+i+ ③
比较式①、③得:△h0=1920.9r
=1.750r
b=-0.01929×2r
代入式②得:△h=[1920.9+1.750t-0.01929t2]r
其在正常沸点t=169.25k时的蒸发焓△h=1662.6r=13840
例2、(北京化工大学2001考研物理化学试题,四、(15))
已知反应:so2(g)+ o2(g)=so3(g) 在不同温度下的标准平衡常数k为:
设标准摩尔反应焓与温度的关系服从线性方程△rhm=a+bt。
试求:1、常数a、b值;
k时该反应的△rsm解:
dt= i式①中有3个未知数i、a、b,题给3个温度下的k,可联立解出:
ln31.3=i-+ln810 ②
ln6.55= i-+ln900 ③
ln1.86= i-+ln1000 ④
得:a=-3800r b=-11.04r
2. 在810k时,由△rhm=a+bt求得: △rhm=-
△rgm=-rtlnk=-23.166
rsm=(△rhm-△rgm)/t=(-105.94+23.166)×103/810=-
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