① 怎樣計算化學平衡常數
化學平衡的概念首先要說清楚:有的化學反應的反應物無法徹底變成產物,而是隨著反應時間推移,逐漸進入一個停滯狀態——反應物與產物相混合、比例不再變化的狀態。這就是化學平衡。
區別於氫氣燃燒等「不可逆反應」,化學平衡發生於可逆反應中。
實驗發現,對於一個可逆反應,只要反應條件固定,達到平衡時,各物質的摩爾比例是固定的。所以我們引入化學平衡常數(常用字母K表示)來量化可逆反應的平衡點。
K有2種計算方法。
1 經驗平衡常數(簡單版)
可逆反應:aA + bB <=> cC + dD達到平衡後,密閉容器中各物質的摩爾濃度是[A]、[B、[C]、[D],反應中各物質的反應比例系數分別是a、b、c、d。這時K可以有上述數據計算出來:
[C]^c · [D]^d
---------------- = K
[A]^a · [B]^b
*例如:碘單質的氫化:H2(g) + I2(g) <=> 2HI(g)(g表示反應物為氣體)
K = [HI]^2 / { [H2] · [I2] }
2標准平衡常數
由於事實上,一個混合體系中各種物質的濃度是非常難以測得的,所以上述計算實際中難以運用,只作為入門學者輔助理解的案例。
化學平衡點事實上是由物質本身的性質決定的,更確切地說是反應能量決定的。化學反應總是趨向於減少反應物的內能。燃燒反應就是典型例子:通過燃燒,燃料把自身儲存的內能釋放出去,自己達到了穩定狀態。可逆反應也一樣,正逆反應能量釋放速度一樣時,反應就平衡了。
因此,我們需要用吉布斯自由能的變化量 ΔG 算出反應物內能的吸收、釋放量,然後藉助范特霍夫等溫式將 ΔG 與 K 聯系起來,從而算出更一般的 K。
具體內容涉及化學反應「標准狀態」的定義,物理化學的反應能量計算,如焓、熵的知識,所以這里不便贅述。有興趣可以直接閱讀各大大學無機化學教材。
② 化學平衡常數怎麼計算
化學平衡常數公式:
(1)由於固體或純液體的濃度是一常數,如果有固體或純液體參加或生成,則表達式中不能出現固體或純液體。
稀溶液中進行的反應,如有水參加反應,由於水的濃度是常數而不必出現於在表達式中;非水溶液中進行的反應,若有水參加或生成,則應出現於在表達式中。
(2)表達式與化學計量數一一對應,方程式中化學計量數不同,表達式就不同;可逆反應中,正反應的表達式與逆反應的表達式互為倒數。
(2)化學平衡常數固體和純液體如何帶擴展閱讀
K值的大小,表示在該溫度下達到平衡時,反應進行的程度(反應的限度),K值越大,表明反應進行的程度越大;反之則越小。
可逆化學反應達到平衡時,每個產物濃度系數次冪的連乘積與每個反應物濃度系數次冪的連乘積成正比,這個比值叫做平衡常數。反應進行得越完全,平衡常數就越大。
當一個可逆反應到達平衡時,生成物濃度之冪或分壓力的乘積與反應物濃度的冪(冪指數為對應物質的化學計量數)或分壓力的乘積之間的比值。用濃度計算的平衡常數以KC表示。用分壓力計算的平衡常數以KP表示。
在壓力(或各物質的濃度)不大時,平衡常數在溫度一定的情況下保持不變。從平衡常數的大小,可確定在該溫度下可逆反應中的正反應可能達到的程度。
平衡常數不僅在分析化學和物理化學中有重要的理論意義,而且在化學工藝中一項重要的數據,可用以通過計算來確定生產條件。