實驗室噴霧干燥機(jī)行方向的反應(yīng)
rm 砓 將K與J進(jìn)行比較,可以得出判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù): 砓 若J<K,則 ΔG<0 反應(yīng)正向進(jìn)行 rm砓 若J=K,則 ΔrG=0平衡狀態(tài) m砓 若J>K,則 ΔG>0反應(yīng)逆向進(jìn)行 rm 上述判據(jù)稱為化學(xué)反應(yīng)進(jìn)實驗室噴霧干燥機(jī)行方向的反應(yīng)商判據(jù)。 例18 計算反應(yīng)HI(g)1/2I2(g)+1/2H2(g)在320K時的K砓。若此時系統(tǒng)中p(HI,g)=40.5kPa,p(I2,g)=p(H2,g)=1.01kPa,判斷此時的反應(yīng)方向! 〗猓ΔG砓(T)= ΔH砓(298.15K)TΔS砓(298.15K) rmrmrm =[(62.438/2)26
.48]kJ·mol1320K×[(260.9/2)+。ǎ保常埃叮福矗玻玻埃叮担矗梗×103kJ·mol1 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)限度———化學(xué)平衡333 =8.18kJ·mol1 砓砓 由 ΔrGm=RTlnK 砓砓 得 lnK= ΔrGm/RT=8.18kJ·mol1/(8.314×103kJ·mol1·K1×320K)=3.08所以K砓=4.6×102J=[p(I2,g)/p砓]1/2[p(H2,g)/p砓]1/2[p(HI,g)/p砓] =(1.01/1000)/(40.5/100)=2.49×102 J<K砓,反應(yīng)正向進(jìn)行! 』蛴 ΔrGm(T)=RTlnK砓+RTlnJ可得: ΔrGm(320K)={8.314×103kJ·K1·mol1×320K×(3.08)}+ {8.314×103kJ·K1·mol1×320K×ln(2.49×102)} =1.63kJ·mol1<0 反應(yīng)正向進(jìn)行。 例19 乙苯(C6H5C2H5)脫氫制苯乙烯有兩個反應(yīng):
。ǎ保┭趸摎洌茫叮龋担茫玻龋担ǎ纾保玻希玻ǎ纾茫叮龋担茫龋剑茫龋玻ǎ纾龋玻稀 。ǎ玻┲苯用摎洌茫叮龋担茫玻龋担ǎ纾茫叮龋担茫龋剑茫龋玻ǎ纾龋玻ǎ纾┤舴磻(yīng)在298.15K進(jìn)行,計算兩反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),試問哪一種方法可行? 已知:C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)H2O(g) 砓1 ΔfGm(298.15K)/(kJ·mol)130.6213.8228.57 解:對反應(yīng)(1) ΔrG砓m=6νBΔfG砓m(B) B ΔG砓=(213.8228.57130.6)kJ·mol1=145.4kJ·mol1<0 rm 由 ΔG砓=RTlnK砓 rm砓砓 得lnK= ΔrGm/RT=145.4kJ·mol1/8.314J·K1·mol1×298.15K=58.65K砓=2.98×1025 對反應(yīng)(2)ΔrG砓m=6νBΔfG砓m(B) BΔ 砓11 rGm=(213.8130.6)kJ·mol=83.2kJ·mol>0 。欤睿顺Y= ΔG砓/RT rm =83.2kJ·mol1/8.314J·K1·mol1×298.15K=333.56K砓=2.65×1015 可見在298.15K時,上述兩種反應(yīng)方法中第(1)是可行的。 五、影響化學(xué)平衡的因素及平衡的移動 化學(xué)平衡是相對的,有條件的,一旦維持平衡的條件發(fā)生了變化(例如濃 34第一章 化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律 度、壓力、溫度的變化),原有的平衡將被破壞,體系中各種物質(zhì)間進(jìn)一步反應(yīng), 砓
轉(zhuǎn)化,使各物質(zhì)的濃度發(fā)生變化調(diào)整,調(diào)整到新的J重新等于K,體系建立了新的平衡。這種因外界條件的改變而使化學(xué)反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程稱為化學(xué)平衡的移動。 。保疂舛龋ɑ驓怏w分壓)對化學(xué)平衡的影響 由化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)商判據(jù)可知,對于一個在一定溫度下已達(dá)化學(xué)平衡的反砓 應(yīng)系統(tǒng)(此時J=K),若增加反應(yīng)物的濃度(或分壓)或降低生成物的濃度(或 砓 分壓)使J值變小,則J<K,此時系統(tǒng)不再處于平衡狀態(tài),反應(yīng)要進(jìn)一步向正 砓 方向進(jìn)行,使反應(yīng)物更多轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,J值再加大,直到J重新等于K,系統(tǒng)又重新建起新的平衡。不過在新的平衡系統(tǒng)中各組分的平衡濃度已發(fā)生了變化! 》粗,若在已達(dá)到平衡的系統(tǒng)中降低反應(yīng)物濃度(或分壓)或增加生成物濃 砓 度(或分壓),使J>K,此時平衡將向逆方向移動,使反應(yīng)物濃度增加,生成物 砓 濃度降低,直到J重新等于K,體系達(dá)到新的平衡! 「鶕(jù)平衡移動的原理,在實際反應(yīng)中,人們?yōu)榱吮M可能充分地利用某一種原料(較貴重、難得),往往使用過量的另一種原料(廉價、易得)與其反應(yīng),以使平衡盡可能向正方向移動,提高前者的轉(zhuǎn)化率,達(dá)到充分利用前者的目的。而如果