化學平衡相關知識點總結
1864年，古德伯格(G.M.Guldberg)提出化學平衡常數(shù)，成為化學平衡的動力學真實圖像。下面給大家?guī)硪恍╆P于化學平衡相關知識點總結，希望對大家有所幫助。
一.化學平衡常數(shù)
是指在一定溫度下，可逆反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，也不考慮反應物起始濃度大小，最后都達到平衡，這時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積與各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積的比值是個常數(shù)，用K表示，這個常數(shù)叫化學平衡常數(shù)。平衡常數(shù)一般有濃度平衡常數(shù)和壓強平衡常數(shù)。
二.注意問題
在書寫平衡常數(shù)表達式時，要注意以下問題：
① 在應用平衡常數(shù)表達式時，稀溶液中的水分子濃度可不寫。因為稀溶液的密度接近于1 g/mL。水的物質的量濃度為55.6 mol/L。在化學變化過程中，水量的改變對水的濃度變化影響極小，所以水的濃度是一個常數(shù)，此常數(shù)可歸并到平衡常數(shù)中去。
對于不以水為溶劑的溶液中的反應，溶劑的濃度同樣是常數(shù)。
② 當反應中有固體物質參加時，分子間的碰撞只能在固體表面進行，固體的物質的量濃度對反應速率和平衡沒有影響，因此，固體的“濃度”作為常數(shù)，在平衡常數(shù)表達式中，就不寫固體的濃度。
③ 化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫方式有關。同一個化學反應，由于書寫的方式不同，各反應物、生成物的化學計量數(shù)不同，平衡常數(shù)就不同。但是這些平衡常數(shù)可以相互換算。
④ 不同的化學平衡體系，其平衡常數(shù)不一樣。平衡常數(shù)大，說明生成物的平衡濃度較大，反應物的平衡濃度相對較小，即表明反應進行得較完全。因此，平衡常數(shù)的大小可以表示反應進行的程度。
⑤一般認為K>10^5反應較完全(即不可逆反應)，K<10^(-5)反應很難進行(即不反應)。
平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應進行的程度
三.測定方法
平衡常數(shù)可以用實驗方法測定，也可以利用熱力學數(shù)據(jù)計算而得。
實驗方法通常有化學方法和物理方法。
化學方法
化學方法是通過化學分析法測定反應達到平衡時各物質的濃度。但必須防止因測定過程中加入化學試劑而干擾了化學平衡。因此，在進行化學分析之前必須使化學平衡“凍結”在原來平衡的狀態(tài)。通常采用的方法是采取驟冷、稀釋或加入阻化劑使反應停止，然后進行分析。例如，要測定反應2H2+O2?2H2O在2 000 ℃達到平衡時的平衡常數(shù)，可以將一定量的水置于耐高溫的合金管中加熱，在2 000 ℃時保持一段時間，使之達到化學平衡。然后，將管子驟然冷卻，再分析其中H2O、H2、O2的含量，便可計算出在2 000 ℃時這個反應的平衡常數(shù)。
物理方法
物理方法就是利用物質的物理性質的變化測定達到平衡時各物質濃度的變化，如通過測定體系的折光率、電導、顏色、壓強或容積的改變來測定物質的濃度。物理方法的優(yōu)點是在測定時不會干擾或破壞體系的平衡狀態(tài)。
四.單位
平衡常數(shù)的單位比較復雜，有標準平衡常數(shù)和非標準平衡常數(shù)之分，前者的量綱為一，意思是根據(jù)熱力學數(shù)據(jù)△G計算的，所以就是統(tǒng)一的一個數(shù)據(jù)，一個間接體現(xiàn)反應的程度的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一的單位意思。后者的量綱取決于平衡常數(shù)的表達式所用的物質的物理量。
根據(jù)標準熱力學函數(shù)算得的平衡常數(shù)是標準平衡常數(shù)，記作K,又稱之為熱力學平衡常數(shù);用平衡時生成物對反應物的壓力商或濃度商表示的平衡常數(shù)是經驗平衡常數(shù)(Kp或Kc),或稱作非標準平衡常數(shù)。中學教材中涉及的平衡常數(shù)是經驗平衡常數(shù)。
大家知道，一些重要的熱力學函數(shù)，如U、H、F、G等的絕對值是無法確定的。為了計算它們的相對大小，需要統(tǒng)一規(guī)定一個狀態(tài)作為比較的標準，這樣才不致引起混亂。所謂標準狀態(tài)是指在溫度T和標準壓力 (100kPa)下物質的特定狀態(tài)，簡稱標準態(tài)。熱力學數(shù)據(jù)表中的標準態(tài)，國際上都已有明確規(guī)定。
對于反應物計量系數(shù)之和等于生成物計量系數(shù)之和的反應，其經驗平衡常數(shù)是無量綱的純數(shù)，與壓力、濃度所用的單位無關，而且也等于標準平衡常數(shù)之值。
對于反應物計量系數(shù)之和不等于生成物計量系數(shù)之和的反應，則其經驗平衡常數(shù)是有量綱的量，其數(shù)值就與壓力、濃度所用的單位有關。也只有當壓力、濃度的單位與熱力學數(shù)據(jù)表中對應標準態(tài)的單位相同時，所計算的經驗平衡常數(shù)數(shù)值才能與標準平衡常數(shù)數(shù)值相同。
五.影響因素
在中學階段，通常認為化學平衡常數(shù)只與溫度有關，吸熱反應平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應則相反。但是嚴格說來，化學反應平衡常數(shù)是溫度與壓力的函數(shù)，對于不同的化學平衡常數(shù)，其情況也有所不同。
在氣相反應中，所有的標準平衡常數(shù)都只是溫度的函數(shù)。如果氣體是理想氣體，那么此時其經驗平衡常數(shù)也只是溫度的函數(shù)。但對于非理想氣體，平衡常數(shù)受溫度和壓力的共同影響。
理論上，只要有凝聚相(固體或者液體)參與的反應，都是溫度和壓力的函數(shù)。但是，在壓力變化范圍不大的情況下，可以忽略壓力對凝聚相體積變化的影響，即可以忽略壓力對平衡常數(shù)的影響。
六.催化劑
對于一個確定的可逆反應來說，由于反應前后催化劑的化學組成、質量不變，因此，無論是否使用催化劑，反應的始、終態(tài)都是一樣的，則反應的標準吉布斯函數(shù)變化是相等的，催化劑對化學平衡無影響。也就是說，催化劑只是改變了化學反應的動力學途徑，而熱力學卻僅僅關注變化的始、終兩態(tài)。
一個化學反應采用同一種催化劑，可以同等程度改變正、逆反應速率(使正、逆反應速率等倍增加，但比例不變)，從而使化學平衡保持原有的狀態(tài)。因此，催化劑對化學平衡常數(shù)亦無影響。
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