温度对化学平衡常数(K值)的影响取决于反应的热力学性质,具体分析如下:
一、温度与平衡常数的关系
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吸热反应
若可逆反应的正向反应是吸热的,温度升高时,平衡会向吸热方向移动,导致平衡常数增大。例如: $$\text{CO(g)} + \text{H}_2\text{O(g)} \rightleftharpoons \text{CO}_2\text{(g)} + \text{H}_2\text{(g)}$$
该反应为吸热反应,温度升高时,K值增大。
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放热反应
若正反应是放热的,温度升高时,平衡会向放热方向(逆向)移动,导致平衡常数减小。例如: $$\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$$
该反应为放热反应,温度升高时,K值减小。
二、温度变化对平衡常数的综合影响
由于不同反应的热力学性质不同,温度对K值的影响存在以下可能性:
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增大 :当温度升高时,吸热反应的平衡常数增大,放热反应的平衡常数减小。
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减小 :当温度升高时,放热反应的平衡常数增大(因平衡逆向移动),吸热反应的平衡常数减小(因平衡正向移动)。
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可能增大也可能减小 :由于题目未明确反应的热力学类型,无法确定K值的具体变化趋势。
三、应用示例
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CO与CO₂反应
$$\text{CO(g)} + \text{CO}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{CO}(g)$$该反应为吸热反应,1100℃时K=0.263,而常温下K=0.25,说明温度升高K值增大。
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N₂与H₂合成氨
$$\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$$该反应为放热反应,高温下K值减小。
四、总结
温度对K值的影响需结合反应的热力学类型判断:
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吸热反应 :温度升高 → K值增大
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放热反应 :温度升高 → K值减小
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不确定类型反应 :K值可能增大也可能减小。