化学平衡常数计算与应用

化学反应原理A 档近3年考频 10 次

常见题型:选择题、综合题-计算、综合题-图表分析

化学平衡常数K是上海等级考综合题的核心考点,历年高频考查。需掌握浓度平衡常数Kc和压强平衡常数Kp的计算,理解K只与温度有关,能利用K判断反应进行方向和限度。

定义

对于可逆反应 aA + bB ⇌ cC + dD,在一定温度下达平衡时,化学平衡常数 K = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ)。K值越大,反应进行程度越大。K只与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关。

详解

【三段式法(ICE表)】这是求解化学平衡问题的核心方法。步骤:①写出反应方程式;②设初始量(Initial:n₀或c₀);③设变化量(Change:按化学计量比设为x或其倍数);④得平衡量(Equilibrium)。代入K表达式,解方程。

【转化率α】α = 已转化量/初始量 × 100%。结合三段式,α常与K一起考察。

【Kp计算技巧】Kp直接用各气体分压代入。分压p(i) = n(i)/n(总) × P(总)。若反应前后气体分子数不变(Δn=0),Kp=Kc×(RT)⁰=Kc,即Kp=Kc。

【K的温度依赖性】利用范特霍夫方程 ln(K₂/K₁) = -(ΔH/R)(1/T₂ - 1/T₁)。上海等级考常考察:给出一组不同温度下的K值,判断反应吸热还是放热。温度升高K增大→吸热反应;温度升高K减小→放热反应。

【多重平衡】若反应③ = 反应① + 反应②,则K₃ = K₁ × K₂。若反应③ = 2×反应①,则K₃ = K₁²。⚠️易错:方程式系数翻倍时K取平方(非2倍),方程式反向时K取倒数。

要点

推导过程

热力学推导:ΔG = ΔG° + RT·lnQ。平衡时ΔG=0,Q=K,故ΔG° = -RT·lnK。由此可知:ΔG°<0(自发)⇔ K>1;ΔG°>0(非自发)⇔ K<1。温度对K的影响由吉布斯-亥姆霍兹方程 lnK = -ΔH°/RT + ΔS°/R 导出。

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