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化学平衡常数K怎么求?

化学平衡常数 KK 的求法因反应体系不同而有所差异,以下为你详细介绍:

气相反应

对于一般的气相可逆反应 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)aA(g) + bB(g)\rightleftharpoons cC(g) + dD(g),在一定温度下达到平衡时,其平衡常数表达式为:
Kp=pc(C)/p×pd(D)/ppa(A)/p×pb(B)/pK_p = \frac{p^c(C)/p^{\ominus} \times p^d(D)/p^{\ominus}}{p^a(A)/p^{\ominus} \times p^b(B)/p^{\ominus}}
其中 p(A)p(A)p(B)p(B)p(C)p(C)p(D)p(D) 分别为物质 AABBCCDD 的平衡分压,pp^{\ominus} 为标准压力(通常 p=100kPap^{\ominus}=100 kPa )。

如果已知各物质的平衡分压,直接代入上述公式即可求出 KpK_p。若已知各物质的物质的量分数 xix_i 和总压 PP_{总},则 pi=xiPp_i = x_iP_{总},先求出各物质的分压,再代入公式计算。

另外,气相反应平衡常数也可用浓度表示,表达式为 Kc=[C]c[D]d[A]a[B]bK_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}
其中 [A][A][B][B][C][C][D][D] 分别为物质 AABBCCDD 的平衡浓度(单位 mol/Lmol/L )。

KpK_pKcK_c 之间存在关系:Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n}
其中 RR 为理想气体常数(R=8.314J/(molK)R = 8.314 J/(mol·K) ),TT 为热力学温度,Δn=(c+d)(a+b)\Delta n = (c + d) - (a + b),即反应前后气体物质的化学计量数之差。

溶液中的反应

对于溶液中的可逆反应 aA(aq)+bB(aq)cC(aq)+dD(aq)aA(aq) + bB(aq)\rightleftharpoons cC(aq) + dD(aq),平衡常数表达式为:
K=[C]c[D]d[A]a[B]bK = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}
这里 [A][A][B][B][C][C][D][D] 是各物质在平衡时的物质的量浓度(单位 mol/Lmol/L ),只需将平衡浓度代入该式就能计算出平衡常数 KK

复相反应

对于有纯固体、纯液体参加的反应,例如 aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(l)aA(g) + bB(s)\rightleftharpoons cC(g) + dD(l),在书写平衡常数表达式时,纯固体和纯液体的“浓度”视为常数,不写入表达式中。所以该反应的平衡常数表达式为 Kp=pc(C)/ppa(A)/pK_p = \frac{p^c(C)/p^{\ominus}}{p^a(A)/p^{\ominus}}Kc=[C]c[A]aK_c = \frac{[C]^c}{[A]^a}

多重平衡规则

如果一个反应可以由几个反应相加(或相减)得到,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积(或商)。例如,若反应(3)=反应(1)+反应(2),则 K3=K1×K2K_3 = K_1×K_2 ;若反应(3)=反应(1)-反应(2),则 K3=K1K2K_3 = \frac{K_1}{K_2}

总之,求化学平衡常数 KK 的关键在于准确写出平衡常数表达式,并确定各物质在平衡时的相关量(分压、浓度等),然后代入表达式进行计算。