平衡

平衡常数的应用

平衡常数的显著特征:

平衡常数表达式仅适用于反应物和生成物的浓度达到平衡时的恒定值。
平衡常数的值与反应物和生成物的初始浓度无关。
平衡常数取决于温度。对于给定温度下的特定反应(用平衡方程表示)，它有一个唯一的值。
逆反应的平衡常数等于正反应平衡常数的倒数。
如果一个给定的反应有一个对应的反应，并且通过乘以或除以原反应的方程得到一个方程，那么一个反应的平衡常数K与另一个反应的平衡常数有关。

预测反应的程度

我们已经知道K的大小_c或者K_p与生成物的浓度成正比，与反应物的浓度成反比。这意味着高的K值意味着高的产品浓度，反之亦然。以下是一些重要的概括:

如果K_c> 10^3.	生成物多于反应物，即反应进行到接近完成。
如果K_c< 10^3,	反应物多于生成物，即反应很少进行。
如果K_c在10的范围内吗^－3到10^3.	反应物和生成物的浓度都相当可观。

预测反应方向

在继续之前，我们需要了解反应商q。生成物浓度与反应物浓度之比称为反应商。与平衡常数不同，反应商不一定是平衡值。

a + b b + c c + d d

' Q_c = ([C] C [D] ^ ^ D) /((一)^ ^ [B] B)”

问_c> K_c	反应将向相反的方向进行。
问_c< K_c	反应将朝正方向进行。
问_c= K_c	没有净反应发生。

平衡常数K、反应商Q与吉布斯能G的关系

K的值_c直接关系到反应的热力学，特别是吉布斯能的变化ΔG。

ΔG是负的	反应是自发的，并且是正向进行的。
ΔG是正的	反应是非自发的，是逆向进行的。
ΔG是0	没有净反应发生(由于平衡)

ΔG = ΔG°+ RT ln Q

ΔG°是标准吉布斯能

平衡时，ΔG = 0, Q = K_c上式可写成:

ΔG°+ RT ln K = 0

或者ΔG°= - RT ln K

或者ln K = ' -(ΔG^0)/(RT) '

对两边取反对数，得到

K = e^{-Δ克^V/ RT}

影响均衡的因素

勒夏特列原理:决定系统平衡条件的任何因素的变化，都会使系统发生变化，从而减少或抵消这种变化的影响。这个原理适用于一切物理和化学平衡。

浓度变化的影响

an的集中应力添加反应物/生成物在消耗添加物质的方向上通过净反应被释放。
a的集中应力删除反应物/生成物在补充被去除物质的方向上通过净反应被释放。

浓度效应的实验研究

注意:这是一个重要的实验，因为它在CBSE教学大纲的实践列表中。半岛SPORTS体育

将两滴0.002 M硫氰酸钾溶液加入1ml 0.2 M硝酸铁(III)溶液中，由于硫氰酸铁离子络合物的形成，呈现红色。

3KSCN + Fe(NO_3.）_3.⇌Fe (SCN)_3.+ 3 kno_3.

这个反应也可以写成:

F^{3 +}(aq) + SCN^-(aq) + [Fe(SCN)]^２＋

平衡常数可给出如下公式:

“K_c = ((Fe (SC \ N) ^ (2 +) (aq)]) / ((Fe ^ (3 _) (aq)] [SC \ N ^ - (aq)])”

达到平衡后，红色的强度变得恒定。通过加入反应物或生成物，平衡可以向任何一个方向改变。

草酸(H₂C₂O₄)来去除Fe^{3 +}因为它形成了稳定的络合离子[Fe(C)]₂O₄）_3.］^{3 -}．草酸降低了游离铁的浓度^{3 +}．去除铁的集中应力^{3 +}由[Fe(SCN)]解离而减轻^２＋补充铁^{3 +}离子。这可以从红色强度的降低中看出。

Hg^２＋形成稳定的络合离子[Hg(SCN)]₄］^{2 -}．所以，HgCl的加入₂也降低了红色的强度。

硫氰酸钾的加入使平衡向右移动，从而增加了红色的强度。

压力变化的影响

在气态反应中，气态反应物的总摩尔数和气态生成物的总摩尔数不同，压强的变化会影响生成物的收率。

示例1:CO (g) + 3H₂(g) + CH₄+ H₂O (g)

在这个反应中，4mol的气态反应物生成2mol的气态产物。所以反应后摩尔数在减少。在这种情况下，压力的增加会使反应向正方向移动，因为较少的摩尔数有助于减少由压力增加引起的应力。

示例2:C (s) + CO₂+ 2CO (g)

由于固体和液体的体积几乎与压力无关，所以在这个非均相平衡中，我们只考虑气态反应物。这里，1mol的气态反应物生成2mol的气态产物，即摩尔数在增加。所以压强的增加会使反应向相反的方向移动。

惰性气体加入的影响

由于惰性气体不参与反应，所以加入惰性气体对平衡没有影响(如果体积恒定)。

温度变化的影响

当我们改变浓度，压强或体积，我们改变Q_c．但是当我们改变温度，我们改变K_c．

平衡常数随温度变化的一般趋势如下:

对于一个放热反应(负ΔH)，平衡常数随温度的升高而减小。所以，当放热反应的温度升高时平衡会向左移动。
对于一个吸热反应(正ΔH)，平衡常数随温度升高而增大。所以，吸热反应的平衡常数会随着温度的升高而向右移动。

催化剂的作用

催化剂通过促进新的低能反应途径来提高化学反应的速率。催化剂增加通过相同过渡态的正反反应的速率，而不影响平衡。

溶液中的离子平衡

根据物质的导电能力，法拉第把它们分为两类。电解质在其水溶液中导电，而非电解质没有这个能力。此外,强电解质在水中溶解时几乎完全电离，但是弱电解质在水中溶解时部分电离。

氯化钠的水溶液完全由钠离子和氯离子组成，因为氯化钠在水溶液中几乎是100%电离的。但是醋酸的水溶液主要由未电离的乙酸分子、一些醋酸离子和一些水合氢离子组成，因为在水溶液中只有不到5%的乙酸是电离的。水溶液中离子的平衡称为离子平衡离子平衡．