化学平衡常数K怎么求?

Question

化学平衡常数K怎么求?

Answer 1

是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也不管反应物起始浓度大小,最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数,用K表示,这个常数叫化学平衡常数
（1）平衡常数表达式
化学反应 mA+nB（可逆号）pC+qD
平衡常数表达式为
K=[c^p(C)·c^q(D)]/[c^m(A)·c^n(B)]
在书写平衡常数表达式时,要注意以下问题：
① 在应用平衡常数表达式时,稀溶液中的水分子浓度可不写.因为稀溶液的密度接近于1 g／mL.水的物质的量浓度为55.6 mol／L.在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数,此常数可归并到平衡常数中去.
对于非水溶液中的反应,溶剂的浓度同样是常数.
② 当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响,因此,固体的“浓度”作为常数,在平衡常数表达式中,就不写固体的浓度.
③ 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关.同一个化学反应,由于书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数就不同.但是这些平衡常数可以相互换算.
④ 不同的化学平衡体系,其平衡常数不一样.平衡常数大,说明生成物的平衡浓度较大,反应物的平衡浓度相对较小,即表明反应进行得较完全.因此,平衡常数的大小可以表示反应进行的程度.
（2）平衡常数的测定
平衡常数可以用实验方法测定,也可以利用热力学数据计算而得.
实验方法通常有化学方法和物理方法.
化学方法是通过化学分析法测定反应达到平衡时各物质的浓度.但必须防止因测定过程中加入化学试剂而干扰了化学平衡.因此,在进行化学分析之前必须使化学平衡“冻结”在原来平衡的状态.通常采用的方法是采取骤冷、稀释或加入阻化剂使反应停止,然后进行分析.例如,要测定反应2H2+O2（可逆号）2H2O在2 000 ℃达到平衡时的平衡常数,可以将一定量的水置于耐高温的合金管中加热,在2 000 ℃时保持一段时间,使之达到化学平衡.然后,将管子骤然冷却,再分析其中H2O、H2、O2的含量,便可计算出在2 000 ℃时这个反应的平衡常数.
物理方法就是利用物质的物理性质的变化测定达到平衡时各物质浓度的变化,如通过测定体系的折光率、电导、颜色、压强或容积的改变来测定物质的浓度.物理方法的优点是在测定时不会干扰或破坏体系的平衡状态.
（3）平衡常数的单位
平衡常数有标准平衡常数和非标准平衡常数之分,前者的量纲为一,后者的量纲取决于平衡常数的表达式.
根据标准热力学函数算得的平衡常数是标准平衡常数,记作K,又称之为热力学平衡常数；用平衡时生成物对反应物的压力商或浓度商表示的平衡常数是经验平衡常数（Kp或Kc）,或称作非标准平衡常数.中学教材中涉及的平衡常数是经验平衡常数.
大家知道,一些重要的热力学函数,如U、H、F、G等的绝对值是无法确定的.为了计算它们的相对大小,需要统一规定一个状态作为比较的标准,这样才不致引起混乱.所谓标准状态是指在温度T和标准压力 (101 325 Pa)下物质的特定状态,简称标准态.热力学数据表中的标准态,国际上都已有明确规定.
对于反应物计量系数之和等于生成物计量系数之和的反应,其经验平衡常数是无量纲的纯数,与压力、浓度所用的单位无关,而且也等于标准平衡常数之值.
对于反应物计量系数之和不等于生成物计量系数之和的反应,则其经验平衡常数是有量纲的量,其数值就与压力、浓度所用的单位有关.也只有当压力、浓度的单位与热力学数据表中对应标准态的单位相同时,所计算的经验平衡常数数值才能与标准平衡常数数值相同.
催化剂对反应速率、化学平衡的影响
对于一个确定的可逆反应来说,由于反应前后催化剂的化学组成、质量不变,因此,无论是否使用催化剂,反应的始、终态都是一样的,则反应的标准吉布斯函数变化是相等的,催化剂对化学平衡无影响.
一个化学反应采用同一种催化剂,可以同等程度改变正、逆反应速率.