视频字幕
化学平衡是化学反应中的重要概念。在可逆反应中,反应物可以转化为产物,产物也可以转化回反应物。随着时间推移,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,当两者相等时,反应达到平衡状态。此时各物质的浓度保持恒定,但反应并未停止。
化学平衡常数是定量描述化学平衡的重要参数。对于一般的可逆反应,平衡常数等于生成物浓度的幂次乘积除以反应物浓度的幂次乘积,其中幂次等于化学方程式中的化学计量数。例如,合成氨反应的平衡常数表达式中,氨气浓度的平方在分子,氮气浓度和氢气浓度的三次方在分母。
平衡常数的计算需要按照规范的步骤进行。首先根据化学方程式写出平衡常数表达式,然后将各物质的平衡浓度代入公式。在这个氢气和碘气反应的例子中,碘化氢浓度的平方除以氢气和碘气浓度的乘积,得到平衡常数为48。计算时要注意单位的处理和有效数字的保留。
平衡常数的数值大小具有重要的物理意义。当平衡常数远大于1时,说明反应主要向右进行,产物浓度远大于反应物浓度。当平衡常数远小于1时,反应主要停留在反应物阶段,产物很少。当平衡常数接近1时,反应物和产物的浓度相当,平衡位置居中。通过平衡常数可以预测反应的进行程度。
温度是唯一能够改变平衡常数数值的因素。根据范特霍夫方程,对于吸热反应,升高温度会使平衡常数增大;对于放热反应,升高温度会使平衡常数减小。而压力、浓度和催化剂等因素虽然能影响反应速率和达到平衡的时间,但不会改变平衡常数的数值。这一规律在工业生产中具有重要的指导意义。