对于多相系统的化学反应,如1个气相和1个或多个凝聚相间的化学反应平衡,处理情况比较复杂,以下分两类情况进行讨论。
6.4.3.1 不考虑相平衡的非均相化学反应
此时的平衡常数为
在低压下式(6-48)可写为
由于K只是温度的函数,因而平衡压力也是温度的函数。只要有此平衡存在,则CaO(s)和CaCO3(s)都不会消失。反之,若系统压力小于平衡压力,则会导致CaCO3(s)的消耗,一旦p(CO2)达到平衡压力时,CaCO3(s)便停止消耗;若系统压力永远保持在平衡压力以下,则CaCO3(s)将不断地消耗,直至耗尽。
6.4.3.2 考虑相平衡的非均相化学反应
同时伴有相平衡的化学反应,是研究设计化学吸收装置以及气液反应器的基础。在这种情况下,平衡组成的计算须同时满足气液相平衡及化学反应平衡的要求。
气液平衡满足式(5-2):
式中,α,β,…,π代表不同的相。在任一相中又要满足化学反应平衡要求:
利用式(5-2)和(6-50)计算平衡组成时,需联立求解许多非线性代数方程,还要选择适宜的标准态,计算过程相当复杂。现以某种气体A和水B进行反应得到水溶液C来说明。
(1)假设反应按下式进行:
对反应(6-51)各物质选取的标准态分别为A(g)是0.1013MPa(1atm)下的纯理想气体;B(l)是0.1013MPa(1atm)下的纯液体;C(aqueous)是离子化的水溶液,其假想的质量摩尔浓度为mC。此时的平衡常数为(www.daowen.com)
式(6-52)的成立意味着组分A服从亨利定律。Ka与标准态有关,因此,由式(6-52)计算得到的Ka与每一物质用理想气体为标准态所得的Ka是不同的。对气液相反应平衡,通常采用式(6-52)表述的方法计算。
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