化学平衡常数($K$)是描述可逆反应平衡状态的重要参数,其公式及要点如下:
一、基本公式
对于可逆反应: $$aA + bB \leftrightarrow cC + dD$$
平衡常数表达式为: $$K = \frac{[C]^c ^d}{[A]^a [B]^b}$$
其中:
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方括号内物质表示平衡时对应物质的浓度;
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指数$c, d, a, b$为化学方程式中各物质的系数。
二、注意事项
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浓度单位
- 所有浓度值需使用 mol/L 表示,且单位需包含化学计量数幂次(如$[A] \text{mol/L}$,$[C] \text{mol/L}^2$等)。
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状态标注
- 固体、纯液体及水(稀溶液)的浓度视为常数(通常取1),无需写入表达式。
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温度依赖性
- 平衡常数仅与温度有关,温度变化会导致$K$值改变。
三、示例说明
以反应$N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g)$为例:
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平衡常数表达式为: $$K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \cdot [H_2]^3}$$
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若平衡时$[N_2] = 0.5 \text{mol/L}$,$[H_2] = 1 \text{mol/L}$,$[NH_3] = 2 \text{mol/L}$,则:
$$K = \frac{(2)^2}{(0.5) \cdot (1)^3} = 16$$表明生成物浓度幂积是反应物浓度幂积的16倍。
四、应用说明
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反应程度 :$K$值越大,反应向生成物方向进行得越完全;反之则逆反应占优势。
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计算技巧 :
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稀溶液计算时可省略水分子浓度;
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多步反应需通过平衡常数表达式联立求解。
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通过合理运用平衡常数公式,可定量分析反应进程及条件对平衡的影响。