化學平衡中標准態怎麼是298k

A. 化學平衡

1.化學反應等溫方程式

對任意化學反應dD+eE+…→gG+hH+…,吉布斯自由能的變化為

地球化學

這就是化學反應等溫方程式。式中:Q_f 稱為「逸度商」,可以通過各物質的逸度求算;

(T)值也可以通過多種方法計算,從而可得Δ_rG_m的值。

當體系達到平衡,Δ_rG_m=0 ,則:

地球化學

稱為熱力學平衡常數,它僅是溫度的函數。在數值上等於平衡時的「逸度商」,是量綱為1的量。因為它與標准化學勢有關,所以又稱為標准平衡常數。對於理想氣體,化學反應等溫式也可表示為

地球化學

即:

>Q_P,Δ_rG_m<0,反應向右自發進行;

<Q_P,Δ_rG_m>0,反應向左自發進行;

=Q_P,Δ_rG_m=0,反應達到平衡。

在實際應用中,會碰到一些經驗平衡常數,如K_p、K_x、K_c、K_a 等,其定義分別為

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上面四式中:p、x、c、a分別表示壓力、摩爾分數、體積摩爾濃度、活度。

例1 以黃鐵礦和磁鐵礦的平衡反應說明平衡常數的計算方法及其意義。列出化學反應方程式,配平方程,加入流體相。由參考文獻查得25℃(298K)和 223℃(500K)時各相的

如下(趙倫山等,1988):

地球化學

(1)計算298K時的平衡常數

地球化學

為一高的正值,說明在25℃(

)時反應強烈地向左進行,黃鐵礦被氧化為磁鐵礦。將

值代入化學反應等溫方程式求出平衡常數:

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由於

,因此,反應進行的方向受O₂和S₂分壓控制。地表條件下

=0.21×10⁵Pa,代入上式求得:

地球化學

計算結果表明,在地表25℃及

=0.21×10⁵Pa條件下反應(3-30)強烈地向左進行,黃鐵礦是不穩定的 (磁鐵礦也應進一步被氧化)。因為根據平衡常數計算在該條件下為保持磁鐵礦-黃鐵礦平衡共生,要求

=5×10²¹Pa,這在地表是不可能出現的條件。

(2)計算 500K時反應 (3-30)的平衡常數

地球化學

求平衡常數:

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用同樣方法計算下列反應在223℃時的

:

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表明磁鐵礦和鏡鐵礦的平衡反應只受

控制,在223℃時二者平衡共生時的

=3.54×10^-32 Pa。

對反應:

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將以上三個反應(3-30～3-32)聯系起來,把後兩個反應的平衡

和

代入磁鐵礦-黃鐵礦反應中有

地球化學

由此得出結論:鏡鐵礦-磁鐵礦和磁黃鐵礦-黃鐵礦四個礦物不可能同時平衡共生。但是在熱液礦脈(223℃)中磁鐵礦-黃鐵礦的平衡共生是可能的,其形成條件是:

=3.54×10^-32Pa,

>5.25×10^-11Pa,反應(3-32)向右進行,或

<3.54×10^-32Pa,

=5.25×10^-11Pa,反應(3-31)向左進行。需要按計算結果提高

或減小

,即按計算的平衡逸度數值提高

,這時根據式(3-32),磁黃鐵礦不能出現,可能形成黃鐵礦-磁鐵礦組合含有鏡鐵礦;或者按平衡逸度值降低

,則據式(3-31)鏡鐵礦不出現,形成黃鐵礦-磁鐵礦組合,含有磁黃鐵礦。因此,平衡常數的計算有助於解釋礦物共生組合各相和推斷其形成條件。

2.溫度對平衡常數的影響

溫度對平衡常數的影響,可以通過Van't Hoff公式看出,其微分式為

地球化學

對於吸熱反應,

>0,升高溫度,

增加,對正反應有利;對於放熱反應,

<0,升高溫度,

降低,對正反應不利,對逆反應有利。若溫度區間不大,

可視為常數,定積分為

地球化學

這公式常用來從已知一個溫度下的平衡常數計算另一溫度下的平衡常數。若

值與溫度有關,則將其關系式直接代入微分式進行積分。

例2 形成硅灰石的化學反應如下:

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(1)從自由能判據判斷標准狀態下298K時反應進行的方向

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所以標准壓力下,溫度為298K時,反應自發向左進行。

(2)計算標准狀態下298K時化學反應的平衡常數

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(3)計算標准狀態下 500K時化學反應的平衡常數

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假定

不隨溫度變化,由式(3-34)得

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(4)估算標准狀態下形成硅灰石所需要的最低溫度

假定

和

不隨溫度而變化,則由

得

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(5)計算二氧化碳的逸度與體系溫度的關系,繪制ln(

)～T相圖由式 (3-34)得

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因為

,所以可得

=18.966-

,繪制的

～T相圖見圖3-1。由圖中可明顯看出在標准態壓力下,該反應的轉化溫度近似為550K。

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—二氧化碳的逸度;

—標准態壓力(0.1MPa);T—溫度;CaCO₃—方解石;SiO₂—磷石英;]]

3—硅灰石;CO₂—二氧化碳

3.壓力對平衡常數的影響

對於理想氣體反應dD+eE+…→gG+hH+…,p_B=c_BRT,

=

,

=

(T)=

,所以

地球化學

即

僅是溫度的函數,壓力對它沒有影響。同理,

也僅是溫度的函數,壓力對它也沒有影響。但是對於K_x ,得

地球化學

由上式可以看出K_x與壓力有關,如果

<0,氣體分子數減少,加壓後反應正向進行,反之亦然。驗證了Le chatelier原理:增加壓力,反應向氣相體積減小的方向進行。

對於復相 (凝聚相+氣相)反應,因為壓力對凝聚相的體積影響較小,所以一般情況下只考慮氣相,式 (3-36)仍然成立。對於只有凝聚相的反應,若凝聚相彼此都處於純態,則

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例3 以金剛石和石墨的轉化為例,已知C(金剛石)和C(石墨)在298.15K時的

分別為2.87kJ·mol^-1和0kJ·mol^-1。在298.15K和標准壓力(0.1MPa)時二者的密度分別為3.513×10³ kg·m^-3和2.260×10³ kg·m^-3。

(1)在298.15K和標准壓力下,石墨與金剛石哪一個穩定?

(2)在298.15K時需要多大的壓力才能使石墨轉變為金剛石?

解:(1)C (石墨)= C (金剛石)

(298.15K)=2.87kJ·mol^-1,這說明常溫常壓下石墨穩定。]]

=-ΔV_m

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令ΔG_m(P)<0,則解得P>1.52×10⁹Pa,約為 15000 大氣壓。這說明在常溫高壓下,石墨可以轉變為金剛石 (圖3-2)。

圖3-2 常溫下石墨-金剛石的轉化壓力

ΔG_m—石墨轉化為金剛石的自由能變化;T—溫度;P—壓力

B. 熱化學標准狀態是指系統壓力為100kpa溫度為298k時物質的狀態對嗎

狀態函數中熱力學能U及焓H和吉布斯自由能G等熱力學函數的絕對值是無法確定的。為了便於比較不同狀態時它們的相對值，需要規定一個狀態作為比較的標准。

對具體系統而言，純理想氣體的標准態是該氣體處於標准壓力p(101kPa)下的狀態；混合理想氣體的標准態是指任一氣體組分的分壓力為p的狀態；純液體（或純固體）物質的標准態是標准壓力p下的純液體（或純固體）。溶液中溶質的標准態，是在指定溫度T和標准壓力p，質量摩爾濃度1 mol/kg的狀態。因壓力對液體和固體的體積影響恆很小，故可將溶質的標准態濃度改用c=1 mol/L代替。

應當注意的是，由於標准態只規定了壓力p，而沒有指定溫度，所以與溫度有關的狀態函數的標准狀態應註明溫度。為了便於比較，國際理論和應用化學聯合會（IUPAC）推薦選擇273.15 K（0℃）作為參考溫度。需要注意的是，在1982年以前，IUPAC曾經採用101.325kPa作為標准狀態的壓力。從手冊或專著查閱熱力學數據時，應注意其規定的標准狀態，以免造成數據誤用。

C. 化學平衡的問題

嗯，事實上，你所提的問題是化學反應的兩個大方面：化學動力學（平衡）和化學熱力學（吸熱，放熱，熵增，熵減）。通過吉布斯-亥姆霍茲方程△G=△H-T△S 。H指反應中的熱量，T溫度，S是熵，和-△G=RTlnK，就可以把動力學和熱力學聯系在一起討論，不過這個屬於大學范疇，目前高中只要知道如下就行
我們所計算的K值，在數值上反映出反應物變產物在理論上的最高轉化率，反應才會停止（達到平衡），並不能用來判斷反應進行的反向。以上屬於動力學范疇。
而只有自由能（就是高中所說的吸熱，放熱），才是用來判斷反應系統中各物質均處於標准態時反應的方向，用來判斷標態下反應能否發生。不能用來判斷反應進行到什麼時候停止。（例如，提升溫度，反應向放熱的方向進行）以上屬於熱力學范疇。
所以對上面的解釋是，K值很大，說明在此狀態下的理論產率可以很高（動力學），但是我們知道，合成氨的反應是吸熱反應，需要很高的溫度，題目所說的25攝氏度（298k）溫度太低，反應向右邊的趨勢十分小（就是很難向右邊進行，熱力學），所以反應很難進行.
所以，不矛盾。
這樣解釋明白嗎？高中指要求你能理解就可以了，考試的時候特別是高考是幾乎沒有出過類似問題的，我是過來人，清楚，多用點時間在別的知識點上吧

D. 圖片中那兩個化學方程式括弧里的s和g是什麼意思還有298k又是什麼意思

s指固態；g指氣態；298K是指溫度為298K(25℃)

E. 298k的平衡常數和298k的標准平衡常數一樣么

不一樣。298k的平衡常數和298k的標准平衡常數不一樣。化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，也不考慮反應物起始濃度大小，最後都達到平衡，這時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積與各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積的比值是個常數，用K表示，這個常數叫化學平衡常數。

F. 化學平衡常數(Kc、Kp、Ksp、Ka、Kb 、Kw)及其表達式

Kc是平衡濃度；Kp是平衡壓強。這兩個化學平衡常數是沒有表達式的；

Ksp是沉澱溶解平衡常數，表達式即為等於離子濃度冪的乘積。例如Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-] ;

Ka是酸的電離平衡常數，表達式：Ka(HAc)=[H+][Ac-]/[HAc] ；

Kb是鹼的電離平衡常數，表達式：Kb（OHAc）=[OH-]/[OHAc]；

Kw是水的離子積常數，表達式：Kw=[H+][OH-] 。

(6)化學平衡中標准態怎麼是298k擴展閱讀：

在書寫平衡常數表達式時，要注意以下問題：

1、在應用平衡常數表達式時，稀溶液中的水分子濃度可不寫。

2、在反應中，固體的物質的量濃度對反應速率和平衡沒有影響，所以就不用寫固體的濃度。

3、化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方法有關。同一個化學反響，因為書寫的方法不同，各反響物、生成物的化學計量數不同，平衡常數就不同。可是這些平衡常數可以彼此換算。

4、平衡常數大，說明生成物的平衡濃度較大，反應物的平衡濃度相對較小，即表明反應進行得較完全。

5、一般認為K>10^5反應較完全（即不可逆反應），K<10^(-5)反應很難進行（即不反應）。

G. 化學平衡常數(Kc、Kp、Ksp、Ka、Kb 、Kw)及其表達式

Kc是平衡濃度、Kp是平衡壓強，這個指平衡時的狀況，沒有一般表達式
Ksp是沉澱溶解平衡常數，等於離子濃度冪的乘積，例如Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]
Ksp[Fe(OH)3]=[Fe3+]*([OH-]^3)
Ka是酸的電離平衡常數Ka(HAc)=[H+][Ac-]/[HAc]
Kb是鹼的電離平衡常數，演算法與酸類似
Kw是水的離子積常數，Kw=[H+][OH-]
298K，101kPa條件下Kw=1.0*10^(-14)

H. 無機化學中標准狀態和標准態有何不同

無機化學熱力學里，標准狀態指的是：溫度298k（25攝氏度），一個標准大氣壓（101325pa）。 理想狀態是假想出來的，實際不可能存在的狀態，理想狀態是指氣體分子之間沒有相互作用的引力或斥力，也就是說氣體的內能（標準的說法是「熱力學能」）只有分子動能而沒有分子勢能，理想狀態下，氣體的熱力學能只與溫度有關，溫度越高，熱力學能越大。