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14.4: 计算平衡常数
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Chemistry

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计算平衡常数
 
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14.4: 计算平衡常数

反应的平衡常数是根据其反应物和生成物的平衡浓度 (或压力) 计算得出的。 如果已知这些浓度,计算结果只是将其替换为 KC 表达式。

例如,根据该方程,气体二氧化氮形成二氧化丁氮氧化物:

Eq1

当在 25 °C 条件下将 0.10 mol NO2 添加到 1.0-L 瓶中时,浓度会发生变化,因此在平衡状态下, [NO2] = 0.016 M , [N2O4] = 0.042 M。 反应的平衡常数的值可以按以下公式计算:

Eq2

接下来将提供一个略具挑战性的示例,其中使用反应化学计量法从提供的信息中得出平衡浓度。 这种计算的基本策略对许多类型的平衡计算非常有用,并且依赖于使用最初出现的反应物和生成物浓度的术语,它们在反应过程中的变化以及系统达到平衡时的变化。 首字母缩略词 ICE 通常用于引用此数学方法,浓度术语通常以表格形式收集,称为 ICE 表。

平衡常数的计算

碘分子与碘离子发生可逆反应,以产生三碘离子。

Eq3

如果反应前 I2 和 I的浓度均等于 1000 × 10−3 M 的溶液产生 6.61 × 10−4 M 的 I2 平衡浓度,反应的平衡常数是多少?

要计算平衡常数,所有反应物和生成物都需要平衡浓度:

Eq4

提供了反应物的初始浓度和生成物的平衡浓度。 这些信息可用于为反应物的平衡浓度得出术语,并在 ICE 表中显示所有信息。

0
   I2 (AQ)         I− (AQ)   i3 (AQ)    
初始浓度 (M) 1.000 × 10−3. 1.000 × 10−3.
变化 (M) −x −x +x
平衡浓度 (M)  1000 × 10−3 − x      1.000 × 10-3 − x    X

均衡时, I2 的浓度为 6.61 × 10−4

Eq5

ICE 表现在可以使用所有浓度的数值进行更新:

0
I2 (AQ)   I− (AQ) i3 (AQ)
初始浓度 (M)  1.000 × 10−3.    1.000 × 10−3.   
变化 (M)  −3.39 × 10−4.    −3.39 × 10−4.     +3.39 × 10-4.   
平衡浓度 (M)  6.61 × 10−4.    6.61 × 10−4.     3.39 × 10−4.  

最后,平衡浓度可以被替代为 KC 表达式并解出:

Eq6

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 13.4 节:平衡计算

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