化学反应的标准平衡常数
反应的标准平衡常数
反应的标准平衡常数反应的标准平衡常数（Kc）是描述化学反应平衡状态的重要参数。
它是指在给定温度下，当化学反应达到平衡时，各种物质浓度的比值的乘积的平衡常数。
Kc值的大小反映了反应物和生成物在平衡位置的浓度关系，对于了解反应的进行和平衡状态至关重要。
Kc的计算公式为，Kc = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b，其中[a]、[b]、[c]、[d]分别表示反应物和生成物的浓度，a、b、c、d分别表示反应物和生成物的化学计量数。
Kc值大于1说明生成物浓度较高，反应向生成物方向进行；Kc值小于1说明反应物浓度较高，反应向反应物方向进行；Kc值等于1说明反应物和生成物浓度相等，反应处于平衡状态。
在实际应用中，Kc值可以通过实验测定得到。
以简单的反应aA + bB ⇌ cC + dD为例，当反应达到平衡时，可以通过测定各种物质的浓度，代入Kc的计算公式中求得Kc值。
通过Kc值的大小可以判断反应的进行方向和平衡状态，为化学工程和生产提供重要依据。
Kc值的大小受到温度、压力等因素的影响。
根据Le Chatelier原理，当改变反应条件时，反应会倾向于抵消这种变化，使得Kc值保持不变。
例如，增加反应温度会使Kc值增大，反应向生成物方向进行；而增加反应压力会使Kc值减小，反应向反应物方向进行。
因此，在实际应用中，需要考虑反应条件对Kc值的影响，从而调整反应条件以达到期望的反应结果。
除了Kc值，还有Kp值和Kx值等反应平衡常数。
Kp值是指在气相反应中各种气体的分压比值的平衡常数，Kp与Kc之间存在着一定的关系。
Kx值是指在溶液中各种物质的活度比值的平衡常数，它与Kc之间也存在着一定的关系。
这些平衡常数的存在为研究和应用化学反应提供了重要的依据。
总之，反应的标准平衡常数是描述化学反应平衡状态的重要参数，它反映了反应物和生成物在平衡位置的浓度关系。
通过实验测定和计算，可以得到Kc值，并根据Kc值的大小判断反应的进行方向和平衡状态。
化学反应的标准平衡常数
5.2.3b
RT
ln K
def ΔrGm
5.2.3a
def ΔrGm
K e RT
5.2.3b
这两个公式表示 K 与
ΔrGm 之间的关系。是沟
通化学热力学与平衡计算
的桥梁。
它们不但适用于理想气体化学反应，也适用于非理想系统，
如高压下真实气体、液态混合物、液态溶液中的化学反应。在
后三种情况中，K 依然是常数，但已经不是平衡压力商了。
所以,可以得到摩尔反应吉布斯函数为:
ΔrGm
RT
ln
Jp K
5.2.4
由
ΔrGm
RT
ln
Jp K
5.2.4 可见，
Jp K 时， rG m 0，反应能自发进行； Jp K 时， rG m = 0，反应处于平衡； Jp K 时， rG m 0，反应不能自发由左向右进行。
（逆反应能自发进行）
1 ΔrGm μ (C,s) 2 μ (O2 , g) μ (CO,g)
K
peq (CO,g)
/p
peq (O2
,g)
/p
3. 相关化学反应标准平衡常数之间的关系
这里所谓的相关化学反应，是指有加和关系的几个化学反应。
因为，吉布斯函数 G 是状态函数。所以若在某一温度下 ，几个化学反应具有加和性时，这些反应的ΔrGm 也有加和 关系。而因为 ΔrGm RT lnK ，所以可以推得相关化学反应
一致； 3. 改变原料配比所得的 K 应相同。
若要跳过例 题，请用右 边的按钮
例 5.2.1 将一个容积为 1.0547 dm3 的石英容器抽空。 在 297.0 K 时导入一氧化氮直到压力为 24.136 kPa。 然后再引入 0.7040 g 的溴，并升温到 323.7 K 。 测得平衡时系统的总压为
化学反应的平衡常数计算
化学反应的平衡常数计算化学反应平衡常数是用来描述反应在平衡状态下的浓度比例的一个数值。
它可以通过计算反应物和生成物的浓度比来确定。
平衡常数对于理解反应方向和反应强度等方面非常重要，能够提供有关反应动力学和平衡性质的信息。
本文将介绍如何计算化学反应的平衡常数，并探讨一些与计算相关的重要概念。
1. 平衡常数的定义平衡常数（K）表示在某一温度下反应物和生成物之间的平衡浓度比例。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数可表示为：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b在该式中，方括号表示物质的浓度，a、b、c、d分别表示反应物和生成物的摩尔系数。
K值越大，代表正向反应偏离平衡更远；K值越小，代表正向反应靠近平衡状态；当K=1时，反应达到平衡状态。
2. 平衡常数的计算方法平衡常数可以通过实验测定或计算获得。
实验测定需要考虑化学反应的平衡位置和测量基准。
计算方法则依赖于已知的反应物和生成物的浓度，以及反应式中的摩尔系数。
（1）已知浓度计算在实验室中，可以通过测量反应物和生成物的浓度，然后代入平衡常数的表达式来计算K值。
通过实验得到的浓度值可以作为已知量来计算平衡常数。
（2）计算所有变量的值理论上，如果知道了所有反应物和生成物的浓度，我们就可以直接计算出K值。
但在实际情况中，很难准确测量所有物质的浓度。
因此，常用的方法是根据反应的初步条件和限制条件，计算未知浓度的变量。
（3）利用转化和平均浓度求解在某些情况下，反应物和生成物的浓度变化不明显，此时可以使用转化率和平均浓度来近似计算平衡常数。
转化率是指反应物被转化为生成物的比例，平均浓度则是反应物和生成物初始和最终浓度的平均值。
3. 平衡常数的影响因素平衡常数的值与反应温度密切相关。
改变反应温度会导致平衡常数的变化，同时也会对反应速率产生影响。
一般来说，温度升高会导致正向反应得到加强，平衡常数增大；温度降低会导致正向反应减弱，平衡常数减小。
化学平衡常数
标准平衡常数 由范特霍夫等温方程：
当反应达到平衡状态时
3
标准平衡常数表达式
对于气相反应：
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
［Xe］=1.5 a mol/L( 400 ℃) 250 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.4+1.0+0.01) ：(1.0+0.02) 400 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.5+1.0+0.01) ：(1.0+0.02)
27
②－① XeF2+F 2=XeF4 K(250 ℃)=1200 K(400 ℃)=5.5
1
K1= ［ Cl2（aq) ］/P Cl2= 5.83 ×10－2 /100×103=5.83 ×10－7 mol·L－1Pa －1 K2 = K3/ K1= 1.8 ×10－10/ 5.83 ×10－7 =3.09 ×10－4
22 竞赛试题 第5题 （6分）配制KI(0.100mol·L-1)–I2的水溶液，用0.100mol·L-1 Na2S2O3标准溶 液测得c(I2)＝4.85×10-3 mol·L-1。量取50.0mL KI-I2溶液和50.0mL CCl4置于分液 漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c(I2)＝2.60×10-3 mol·L-1。已知实验温 度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85 : 1。求水溶液中I2＋I¯＝I¯3的平衡常数。
反应的标准平衡常数
反应的标准平衡常数反应的标准平衡常数是描述化学反应平衡状态的重要物理量，通常用Kc或Kp表示。
它是指在一定温度下，反应物和生成物浓度（或压强）的比值的乘积的平衡常数。
对于一般的化学反应，其平衡常数是一个固定的值，与反应物的初始浓度无关。
本文将介绍反应的标准平衡常数的计算方法、影响因素以及其在化学反应中的应用。
1. 反应的标准平衡常数的计算方法。
反应的标准平衡常数可以通过反应物和生成物的浓度或压强的比值来计算。
在一定温度下，当反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度或压强的比值将保持不变。
对于气相反应，可以使用分压来表示反应的平衡常数，称为Kp；对于溶液中的反应，可以使用浓度来表示反应的平衡常数，称为Kc。
Kp和Kc之间有一定的转化关系，可以根据反应的热力学性质进行转化。
2. 反应的标准平衡常数的影响因素。
在一定温度下，反应的标准平衡常数受到温度、压强、催化剂等因素的影响。
温度是影响反应平衡常数的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理，当温度升高时，吸热反应的平衡常数会增大，而放热反应的平衡常数会减小。
压强对于气相反应的平衡常数也有一定的影响，但对于溶液中的反应影响较小。
催化剂可以改变反应的速率，但不会改变反应的平衡常数。
3. 反应的标准平衡常数在化学反应中的应用。
反应的标准平衡常数在化学工程、环境保护、生物化学等领域有着广泛的应用。
在化学工程中，可以通过调节反应条件来控制反应的平衡常数，从而实现对反应过程的控制和优化。
在环境保护中，可以利用反应的平衡常数来评估污染物的去除效率。
在生物化学中，反应的平衡常数可以用来描述生物体内各种代谢反应的平衡状态，对于理解生物体内化学反应过程具有重要意义。
总结。
反应的标准平衡常数是描述化学反应平衡状态的重要物理量，它可以通过反应物和生成物的浓度或压强的比值来计算。
在一定温度下，反应的平衡常数受到温度、压强、催化剂等因素的影响。
反应的平衡常数在化学工程、环境保护、生物化学等领域有着广泛的应用，对于实现对反应过程的控制和优化具有重要意义。
5-02标准平衡常数
RT ln K 2 RT ln K
故 K
1 ＝ (K
2 ) 2
所以, 必须首先指定反应计量式, K 才有确定的大小.
4
2. Jp与K 的关系
rGm rG RT ln J p
r G RT ln K
m
m
r Gm RT ln( J p / K )
1
定义标准平衡常数
K exp( rGm / RT )
因 rGm f (T ), 故K f (T ), 仅是温度的函数 .
例如： CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)
K
p p p p eq eq pCH p H O 2 4 p p
y
rGm RT ln J p ( g )
10
G G 反应达平衡态时, r m r m RT ln J p ( g , 平衡 ) 0
K J p ( g , 平衡) exp( rGm / RT )
p B ( g , 平衡 ) ( pY / p ) K a ( pA / p ) p B
aA(g)＋bB(l) yY(g)＋zZ(s)
rGm y Y z Z (a A b B )
pY pA y( Y RTln ) z Z a( A RTln ) b B p p
( pY / p ) (y Y z Z a A b B ) RTln a ( pA / p )
化学反应的平衡常数表达式
化学反应的平衡常数表达式化学反应的平衡常数表达式是指描述化学反应在平衡状态下浓度之间的关系的数学表达式。
平衡常数表达式可以通过浓度、压力或摩尔分数来表示。
它是化学平衡的关键参数，可以帮助我们了解反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
平衡常数表达式通常由反应物和生成物浓度的乘积来表示。
以一般化学反应A + B ⇌ C + D为例，平衡常数表达式为Kc，Kp或Kx，分别表示使用浓度、压力或摩尔分数来表示平衡常数。
1. 平衡常数表达式的表示形式：- 使用浓度表示的平衡常数，一般以大写字母Kc表示，其中c表示浓度(concentration)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]，平衡常数表达式为：Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b。
- 使用压力表示的平衡常数，一般以大写字母Kp表示，其中p表示压力(pressure)。
对于一般反应aA + bB ⇌cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的分压分别为pA、pB、pC和pD，平衡常数表达式为：Kp = pC^c * pD^d / pA^a * pB^b。
- 使用摩尔分数表示的平衡常数，一般以大写字母Kx表示，其中x表示摩尔分数(mole fraction)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的摩尔分数分别为xA、xB、xC和xD，平衡常数表达式为：Kx = xC^c * xD^d / xA^a * xB^b。
2. 平衡常数表达式的意义及应用：平衡常数表达式可以告诉我们反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
在平衡状态下，当Kc、Kp或Kx大于1时，生成物的浓度、压力或摩尔分数较高；当Kc、Kp或Kx小于1时，反应物的浓度、压力或摩尔分数较高。
当Kc、Kp或Kx等于1时，反应物和生成物浓度、压力或摩尔分数相等。
化学反应的平衡常数和平衡常数表
化学反应的平衡常数和平衡常数表化学反应中的平衡常数是描述反应物浓度与反应物之间的关系的数值。
它是一个十分重要的物理量，用于衡量化学反应的平衡程度和预测反应的方向。
平衡常数表则是一种整理了不同化学反应的平衡常数数值的表格。
一、平衡常数的定义和意义平衡常数（K）是在给定温度下，当化学反应达到平衡时，正比于反应物浓度的一个数值。
对于一般形式的反应：aA + bB ⇌ cC + dD反应的平衡常数的表达式为：K = [C]^c × [D]^d / ([A]^a × [B]^b)其中，[A]、[B]、[C]、[D] 分别表示反应物 A、B、C、D 的浓度。
平衡常数的数值大小可以表征反应的平衡位置和方向，当K > 1 时，反应被驱使向前方向进行；当 K < 1 时，反应被驱使向逆方向进行；当K = 1 时，反应处于平衡状态，产品和反应物的浓度保持不变。
二、平衡常数的求解平衡常数可以通过实验测量反应物和生成物的浓度来计算，也可以通过反应方程式和反应物浓度的定义直接确定。
以以下反应为例：2A + 3B ⇌ 4C + 5D假设反应达到平衡时，A、B、C、D 的浓度分别为 [A]、[B]、[C]、[D]，则根据平衡常数的定义：K = [C]^4 × [D]^5 / ([A]^2 × [B]^3)在已知反应物初始浓度的条件下，可以通过对反应物浓度的变化进行实验测量，利用平衡常数的定义式进行计算得到平衡常数的数值。
三、平衡常数表的作用平衡常数表是化学实验室中常用的工具，它记录了大量不同化学反应的平衡常数数值。
通过平衡常数表，我们可以更好地理解反应物之间的关系，并对反应进行预测和评估。
平衡常数表按照不同的反应类型、反应物种类和温度进行分类，其中每个反应对应一个平衡常数数值。
通过参考平衡常数表，我们可以了解某个特定反应的平衡常数数值范围，从而判断反应的平衡位置和方向，并进行反应条件的优化。
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系统:
r Gm (T ) r Gm (T ) RT ln ( f B xB ) B B
eq B r Gm (T ) RT ln ( f Beq xB )
eq eq B ( f K (T ) B xB )
B
B
理想液态混合物
K (T )
Z (T , pZ )
于是
pA A (g, T ) RT ln p pB B (g, T ) RT ln p pY Y (g, T ) RT ln p pZ Z (g, T ) RT ln p
r Gm (T ) vB B (T )
pB vB (T ) B RT ln p B B
y ) (
p eq Z
z )
K (T )
pY p eq a pA p
eq
y
pZ p eq b pB p
eq
z
反应的标准平衡常数
r Gm (T ) RT ln K (T )
lnK =－ rGm(1)/ (RT) =－19.74
则 K =2.68×109
§3.2 化学反应的 标准平衡常数
r H m (T ) r H m (298.15K )
r S ( T ) S .15K ) r m ( 298 m T T 298 K C B (B)dT
p ,m
C B p,m (B)dT
rGm (2) rGm(1) =Gm,1＋Gm,2 ＋Gm,3＋ rGm(2)
Gm,3 =∫V(l)dp 0 CH3OH(l) p
rGm(1) =G1＋G2＋G3＋ rGm(2)
Gm,3 ＝∫V(l)dp 0 ，
O
Gm,2 = 0
Gm,1= p*Vdp =RTln(p*/p) =－4.45 kJ· mol1 p 而 rGm(2)= fGm(HCHO, g , 298 K)－ fGm(CH3OH, l, 298 K) = 53.4 kJ· mol1 rGm(1)= (－4.45 + 53.4) kJ· mol1 = 48.9 kJ· mol1
(x
B
eq B B
)
K (T )
§3.2 化学反应的 标准平衡常数
r H m (T ) r H m (298.15K )
r S ( T ) S .15K ) r m ( 298 m T T 298 K C B (B)dT
pY
(
p pA p
) (
a ) (
y
pZ p pB p
z )
b )
范特霍夫定温方程
p p r Gm (T ) r G (T ) RT ln pA a pB b ( ) ( ) p p
m
(
pY
) (
y
pZ
z )
范特霍夫定温方程 定温、定压下，反应达到平衡时， r Gm (T ) vB B (T ) = 0
T
(T ) － T r S m (T ) r Gm (T ) r H m
eq eq eq y p r G (T ) RT ln K (T ) K (T ) ( B ) B ( B p ) B p p B B
m
2. 实际气体的反应 理： B B
K (T ) p eq (CO 2 ) p
3
NH4HCO3 (s)＝NH3(g) + CO2(g) + H2O(g) K (T ) ( 1 p eq p )3 (NH4)2CO3 (s)＝2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)
1 1 K (T ) ( p eq p ) 2 ( p eq p ) 2 2 4
Z (s, p) Z (s, T )
Z (s, p) (s, T ) V dp
Z p * m,Z
r Gm (T ) r Gm (T ) RT ln
( pY / p ) y ( pA / p ) a
eq y ( p p ) Y r Gm (T ) RT ln eq a ( pA p )
p p r G (T ) RT ln eq p A a p eq B ( ) ( )b p p
m
(
p eq Y
y ) (
p eq Z
z )
p p r G (T ) RT ln eq p A a p eq B ( ) ( )b p p
m
(
p eq Y
298 K
T
(T ) － T r S m (T ) r Gm (T ) r H m
求平衡常数 K
1. 理想气体的反应 例如 aA(g)＋bB(g)＝yY(g)＋zZ(g)
各气体组分的化学势为
A (T , pA )
B (T , pB )
＝ ＝ ＝ ＝ຫໍສະໝຸດ Y (T , pY ) B
aA(g)＋bB(g)＝yY(g)＋zZ(g)
r Gm (T ) vB B (T )
pB vB (T ) B RT ln p B B
B
rGm (T ) vB (T ) B B
(
r Gm (T ) r Gm (T ) RT ln
aA(g) bB(s) yY(g) zZ(s)
eq y ( p p ) Y r Gm (T ) RT ln eq a ( pA p )
eq y ( p p ) Y K (T ) eq a ( pA p )
(只包含气体反应参与物)
对于实际气体与纯固体（或纯液体）的反应：
B
eq ~ p B K (T ) ( B ) p B
3.气体与纯固体（或纯液体）的反应
aA(g) bB(s) yY(g) zZ(s)
固体组分的化学势：
* B (s, p) (s, T ) Vm, B dp B p p p
B (s, p) B (s, T )
分解压：在指定反应温度下，
当外压低于分解压时，固体化合物分解反应自发进行到底； 当外压高于分解压时，其逆向反应自发进行到底； 当外压等于分解压时，固体化合物的分解反应在热力学严格 意义上可逆地进行。
5.液态混合物中的反应
( l ) 反应物B: B B (l, T ) RT ln( f B xB )
g, T RT ln yB p/p
eq eq eq y p B p B B K (T ) ( ) ( ) B p p B B
实： B B
g, T RT ln yBB p/p
y p ( ) p B
eq eq B B eq
p ,m
C B p,m (B)dT
298 K
T
(T ) － T r S m (T ) r Gm (T ) r H m
求平衡常数 K
解:
CH3OH(g) p
298 K rGm(1) , K
HCHO(g) + H2(g) p
Gm,1 =∫V(g)dp CH3OH(g) p* ＝ 0 Gm, 2 CH3OH(l) p*
对于反应程度有限度的反应：
r H m (T ) r H m (298.15K )
r S ( T ) S .15K ) r m ( 298 m T T C B (B)dT
p ,m
298 K
C B p,m (B)dT
298 K
eq ~ eq eq eq p B B B yB p K (T ) ( ) ( ) p p B B
B
（只包含参与反应气体的平衡分压和逸度因子）
4. 纯固体化合物的分解压 在指定反应温度下，固体化 合物达分解平衡时的压力。
CaCO3 (s)＝CaO (s)＋CO2 (g)