化学平衡常数及转化率的相关计算
一、化学平衡常数的理解和应用
1.定义:一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示
2.表达式
可逆反应:mA(g) + nB(g ) pC(g) + qD(g)
K = cpC•cqDcmA•cnB (式中的浓度是指平衡浓度,固体或纯液体浓度视为常数不写入表达式)
3.意义
①一定温度下,K值越大,正反应进行的程度越大,反应 物的转化率越大。
②化学平衡常数表达式的书写形式决定于化学方程式的书写形式。若方程式各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
③ K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
4.应用
(1) 利用K值可判断反应的热效应:若温度升高,K值增大,则正反应为吸热反应;
若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应
(2)利用K值与浓度商(Qc)的大小关系,可判断反应是否达到化学平衡状态。
浓度商(Qc):任意状态的浓度幂之积的比值
Qc = K时,处于平衡状态; v正 = v逆
当 Qc < K时,平衡向正反应方向进行;v正 > v逆
Qc > K时,平衡向逆反应方向进行。v正 < v逆
二、化学平衡常数及转化率的计算 方法:利用“三段式”
反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为V L。
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
起始(mol) a b 0 0
变化(mol) mx nx px qx
平衡(mol) a-mx b-nx px qx
则有:K = pxVp•qxVqa-mxVm•b-nxVn A的转化率=mxa×100%
平衡常数K与平衡转化率的关系:同一个反应中,温度一定, K不变,不同反应物的转化率可能不同(且增大一种反应物的浓度,可以提高其他反应物的转化率,但K不变)
转化率= ×100%= ×100% 产率= ×100%
混合物组分的百分含量= ×100%