化学平衡常数 K 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),在一定温度下达到平衡时,其平衡常数表达式为:
Kp=pa(A)/p⊖×pb(B)/p⊖pc(C)/p⊖×pd(D)/p⊖
其中 p(A)、p(B)、p(C)、p(D) 分别为物质 A、B、C、D 的平衡分压,p⊖ 为标准压力(通常 p⊖=100kPa )。
如果已知各物质的平衡分压,直接代入上述公式即可求出 Kp。若已知各物质的物质的量分数 xi 和总压 P总,则 pi=xiP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=[A]a[B]b[C]c[D]d
其中 [A]、[B]、[C]、[D] 分别为物质 A、B、C、D 的平衡浓度(单位 mol/L )。
Kp 与 Kc 之间存在关系:Kp=Kc(RT)Δn
其中 R 为理想气体常数(R=8.314J/(mol⋅K) ),T 为热力学温度,Δn=(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),平衡常数表达式为:
K=[A]a[B]b[C]c[D]d
这里 [A]、[B]、[C]、[D] 是各物质在平衡时的物质的量浓度(单位 mol/L ),只需将平衡浓度代入该式就能计算出平衡常数 K。
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),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=pa(A)/p⊖pc(C)/p⊖ 或 Kc=[A]a[C]c
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×K2 ;若反应(3)=反应(1)-反应(2),则 K3=K2K1
总之,求化学平衡常数 K 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。