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標準平衡常數
鎖定
在一定温度下,可逆反應達到平衡時,產物濃度計量係數次方的乘積與反應物濃度計量係數次方的乘積之比為平衡常數。若在上面的平衡常數表達式中,若各物質均以各自的標準態為參考態,所得的平衡常數為標準平衡常數。
標準平衡常數背景知識
化學平衡狀態:在一定條件下,當一個可逆反應的正反應速率與逆反應速率相等時,反應物的濃度與生成物的濃度不再改變,達到一種表面靜止的狀態,即“化學平衡狀態”。 其中,正反應速率與逆反應速率相等是化學平衡狀態的實質,而反應物的濃度與生成物的濃度不再改變是化學平衡狀態的表現。正反應速率與逆反應速率是針對同一可逆反應而言,正與反只是相對而言,不是絕對概念。
標準平衡常數定義
在一定温度下,可逆反應達到平衡時,產物濃度計量係數次方的乘積與反應物濃度計量係數次方的乘積之比為平衡常數。若在上面的平衡常數表達式中,若各物質均以各自的標準態為參考態,所得的平衡常數為標準平衡常數。
其由來是因為平衡常數Kc、Kp、Kx都稱為實驗平衡常數,使用時有兩方面的困難,一個是Kc的單位是(mol·dm-3)Δn,取決於Δn,Kp的單位為PaΔn,只有當Δn=0時,Kc、Kp的量綱為1,使用時容易出現混亂。二是對於涉及固、液、氣三態的反應時,平衡常數難以表示。於是,人們提出了標準平衡常數。
標準平衡常數氣相
某一氣相其反應物和生成物都是氣體的可逆反應,例如:
標準平衡常數液相
若某可逆反應在水溶液中進行:
其標準平衡常數表示為:
式中:cΘ=1mol·L-1,為標準濃度。各物質的平衡濃度與標準濃度的比值為各物質平衡時的相對濃度。例如,上述四組分A、D、G、H平衡時的相對濃度分別為
。由於溶質的標準態是1,其標準常數表達式中常可將cΘ隱藏起來,將KΘ簡寫。
例如:Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)⇌Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)的的標準平衡常數的表達式可簡寫為:
標準平衡常數多相
純液體或純固體其活度為1,因而不出現在標準平衡常數的表達式中。
將上述三個式子合併成一個式子,即對一般反應式有
標準平衡常數注意事項
(1)
是無量綱的物理量;
(2)標準平衡常數表達式與化學反應計量式相對應。同一化學反應以不同的計量式表達時,其標準平衡常數的數值不同;
(3)代入標準平衡常數表達式中的數值為平衡狀態下各物質的相對濃度或相對分壓。若某物質是氣體,就以相對分壓來表示;若是溶液中的溶質,則以相對濃度來表示。稀溶液的溶劑,純固體或純液體的濃度不出現在表達式中。
(4)標準平衡常數的數值與系統的濃度無關,僅僅是温度的函數。一定温度下,標準平衡常數的數值越大,説明反應正向的程度越大。
標準平衡常數等温式
根據最小自由能原理,當反應到達平衡態時,
=0,J =
;
- 參考資料
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- 1. 任潔,劉旭峯主編;吳舒紅副主編;梁冬,何麗清,吳志敏,黃景怡,彭濤,周芬,魏芬芬參編. 無機化學(上:實驗部分)[M]. 上海:東華大學出版社, 2015.07:36.
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- 4. 胡宗球 華英傑 杜小旺.無機化學(上冊).北京:科學出版社,2013:81-82
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