化学平衡等温方程式
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发布时间：2023-01-11 23:30
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时间：2023-10-29 23:03
1.化学反应等温方程式
对任意化学反应dD+eE+…→gG+hH+…,吉布斯自由能的变化为
地球化学
这就是化学反应等温方程式。式中:Qf 称为“逸度商”,可以通过各物质的逸度求算;
(T)值也可以通过多种方法计算,从而可得ΔrGm的值。
当体系达到平衡,ΔrGm=0 ,则:
地球化学
称为热力学平衡常数,它仅是温度的函数。在数值上等于平衡时的“逸度商”,是量纲为1的量。因为它与标准化学势有关,所以又称为标准平衡常数。对于理想气体,化学反应等温式也可表示为
地球化学
即:
>QP,ΔrGm<0,反应向右自发进行;
<QP,ΔrGm>0,反应向左自发进行;
=QP,ΔrGm=0,反应达到平衡。
在实际应用中,会碰到一些经验平衡常数,如Kp、Kx、Kc、Ka 等,其定义分别为
地球化学
地球化学
地球化学
地球化学
上面四式中:p、x、c、a分别表示压力、摩尔分数、体积摩尔浓度、活度。
例1 以黄铁矿和磁铁矿的平衡反应说明平衡常数的计算方法及其意义。列出化学反应方程式,配平方程,加入流体相。由参考文献查得25℃(298K)和 223℃(500K)时各相的
如下(赵伦山等,1988):
地球化学
(1)计算298K时的平衡常数
地球化学
为一高的正值,说明在25℃(
)时反应强烈地向左进行,黄铁矿被氧化为磁铁矿。将
值代入化学反应等温方程式求出平衡常数:
地球化学
由于
,因此,反应进行的方向受O2和S2分压控制。地表条件下
=0.21×105Pa,代入上式求得:
地球化学
计算结果表明,在地表25℃及
=0.21×105Pa条件下反应(3-30)强烈地向左进行,黄铁矿是不稳定的 (磁铁矿也应进一步被氧化)。因为根据平衡常数计算在该条件下为保持磁铁矿-黄铁矿平衡共生,要求
=5×1021Pa,这在地表是不可能出现的条件。
(2)计算 500K时反应 (3-30)的平衡常数
地球化学
求平衡常数:
地球化学
地球化学
用同样方法计算下列反应在223℃时的
:
地球化学
地球化学
表明磁铁矿和镜铁矿的平衡反应只受
控制,在223℃时二者平衡共生时的
=3.54×10-32 Pa。
对反应:
地球化学
地球化学
将以上三个反应(3-30～3-32)联系起来,把后两个反应的平衡
和
代入磁铁矿-黄铁矿反应中有
地球化学
由此得出结论:镜铁矿-磁铁矿和磁黄铁矿-黄铁矿四个矿物不可能同时平衡共生。但是在热液矿脉(223℃)中磁铁矿-黄铁矿的平衡共生是可能的,其形成条件是:
=3.54×10-32Pa,
>5.25×10-11Pa,反应(3-32)向右进行,或
<3.54×10-32Pa,
=5.25×10-11Pa,反应(3-31)向左进行。需要按计算结果提高
