化學(xué)平衡常數(shù)真的只與溫度有關(guān)么

閔云澤

摘要：闡述化學(xué)平衡常數(shù)隨計(jì)算方法的不同而影響因素也不同，說(shuō)明平衡常數(shù)不單單與溫度有關(guān)系，從而解決了中學(xué)化學(xué)教師在平衡常數(shù)教學(xué)中的一大困惑.

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡常數(shù)；溫度；量綱

在中學(xué)化學(xué)平衡常數(shù)的教學(xué)中，很多教師遇到了這樣的困擾.

例1 某溫度下，在1 L密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)N2 （g）+ 3H2 （g）2NH3（g），開(kāi)始時(shí)，充入1 mol N2和3 mol H2，此條件下，N2的轉(zhuǎn)化率為30%，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài).

（1） 求反應(yīng)的平衡常數(shù).

（2） 保持溫度不變，若將平衡時(shí)反應(yīng)混合物的體積縮小1倍或者擴(kuò)大一倍，平衡將如何移動(dòng)？平衡常數(shù)為多少？

解析：（1）平衡常數(shù)K=0.056 L2/mol2； （2）氣體體積縮小1倍時(shí)，各組分的濃度均增大1倍，此時(shí)Qc 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的思考，就會(huì)提出疑問(wèn)：這里的平衡常數(shù)真的就等于0.056 L2/mol2，真的就只是與溫度有關(guān)么？

既然當(dāng)氣體體積縮小1倍時(shí)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向發(fā)生了移動(dòng)，由此可知，在新的條件下，N2的轉(zhuǎn)化率提高了，平衡常數(shù)K值必然增大；反之則K值減小.而題目解析中說(shuō)的由于體系的溫度保持不變，平衡常數(shù)不發(fā)生變化.到底哪個(gè)是正確的呢.

筆者查閱眾多資料方才明白.

平衡常數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之分.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)算得的平衡常數(shù)，記作K，又稱(chēng)之為熱力學(xué)平衡常數(shù)；非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是用平衡時(shí)生成物對(duì)反應(yīng)物的壓力商或濃度商表示的平衡常數(shù)（Kp或Kc），也稱(chēng)作是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù).中學(xué)教材中涉及的平衡常數(shù)是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù).對(duì)于反應(yīng)物計(jì)量系數(shù)之和等于生成物計(jì)量系數(shù)之和的反應(yīng)，其經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)是無(wú)量綱的純數(shù)，與壓力、濃度所用的單位無(wú)關(guān)，而且也等于標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之值.筆者認(rèn)為：在中學(xué)化學(xué)教材中涉及的例子無(wú)一例外地討論計(jì)量數(shù)相等的問(wèn)題，就是基于這一點(diǎn).

而對(duì)于反應(yīng)物計(jì)量系數(shù)之和不等于生成物計(jì)量系數(shù)之和的反應(yīng)，則其經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)是有量綱的量，其數(shù)值就與壓力、濃度所用的單位有關(guān)，其計(jì)算值也隨著壓力、濃度等的不同而受到影響.因此例題中后來(lái)的平衡常數(shù)K若按新平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度進(jìn)行計(jì)算，則肯定不為0.056 L2/mol2.

那么，怎樣才能使經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)相等呢？我們知道，大多數(shù)熱力學(xué)函數(shù)（如U、H、F、G等）的絕對(duì)值是無(wú)法確定的.為了計(jì)算它們的相對(duì)大小，需要統(tǒng)一規(guī)定一個(gè)狀態(tài)作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才不致引起混亂.所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力 （101325 Pa）下物質(zhì)的特定狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài).熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，國(guó)際上都已有明確規(guī)定.因此，只有當(dāng)壓力、濃度的單位與熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單位相同時(shí)，所計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)數(shù)值才能與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值相同.

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)由于計(jì)算方法的不同，導(dǎo)致各自有不同的量綱.中學(xué)階段所涉及的平衡常數(shù)通常為非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，因此山東科學(xué)技術(shù)出版社出版的《化學(xué)反應(yīng)原理》中，只要涉及到平衡常數(shù)的計(jì)算，統(tǒng)統(tǒng)都帶著單位進(jìn)行，這是很可取的.

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