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化学平衡常数的计算


实验室k / 2018-07-06

    根据化学平衡常数的大小可以衡量反应进行的程度,利利用平衡常数也可以进行一些计算。例如,计算平衡日时反应物或产物的浓度,求反应物的转化率。某反应的转化率是指平衡时该反应物已转化的量占起始量的百分率,通常用α表示,即

转化率α=(反应物已转化的量/反应开始日时该反应物的量)×100%          (1-27)

    关于化学平衡常数、平衡浓度、转化率的计算一般按照以下过程处理:写出配平的化学反应方程式;表示出起始浓度和平衡浓度;确定未知数;列出平衡常数的表达式,将各物质的平衡浓度带入计算;列方程解出未知数。

化学平衡常数
    例1-19  1000K时向容积为5.0dm3的密闭容器中充入1.0molO2和1.0 mol SO2气体,平衡时生成了0.85 mol SO3气体。计算反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数。

    解:                   2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

             开始时(mol): 1.0      1.0      0
             变化(mol):  -0.85   -0.85/2   0.85   
             平衡时(mol): 0.15    0.575    0.85

    化学平衡时各物质的分压:

p(SO2)=n(SO2)RT/V=0.15×8.314×1000/(5×10-3)=249kPa
p(O2)=n(O2)RT/V=0.575×8.314×1000/(5×10-3)=956kPa
p(SO3)=n(SO3)RT/V=0.85×8.314×1000/(5×10-3=1413kPa

    例1-20  25℃时,反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的Kθ=2.98。当溶液中含有0.1mol/dm3AgNO3,0.1mol/dm3Fe(NO32和0.01mol/dm3Fe(NO33时,按上述反应进行,求平衡时各组分的浓度为多少?Ag+的转化率为多少?
    解:                  Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)

       开始浓度(mol/dm3):  0.1       0.1       0.01
       变化浓度(mol/dm3):  -x        -x         x
       平衡浓度(mol/dm3): 0.1-x     0.1-x     0.01+x

平衡浓度
    解得:                   x =0.0127mol/dm3

    平衡时:c(Ag+)=0.1-x=0.01-0.0127=0.0873mol/dm3

                    c(Fe2+)=0.1-x=0.0873mol/dm3

                    c(Fe3+)=0.01+x=0.01+0.0127=0.0227mol/dm3

    Ag+的转化率:α(Ag+)=(0.0127/0.10)×100%=12.7%


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