化学平衡常数真的只与温度有关么

化学平衡常数真的只与温度有关么

作者：闵云泽

来源：《数理化学习·教育理论版》2013年第02期

摘要：阐述化学平衡常数随计算方法的不同而影响因素也不同，说明平衡常数不单单与温度有关系，从而解决了中学化学教师在平衡常数教学中的一大困惑.

关键词：化学平衡常数；温度；量纲

在中学化学平衡常数的教学中，很多教师遇到了这样的困扰.

例1 某温度下，在1 L密闭容器中发生可逆反应N2 （g）+ 3H2 （g）2NH3（g），开始时，充入1 mol N2和3 mol H2，此条件下，N2的转化率为30%，反应到达平衡状态.

（1）求反应的平衡常数.

（2）保持温度不变，若将平衡时反应混合物的体积缩小1倍或者扩大一倍，平衡将如何移动？平衡常数为多少？

解析：（1）平衡常数K=0.056 L2/mol2；（2）气体体积缩小1倍时，各组分的浓度均增大1倍，此时Qc 经过简单的思考，就会提出疑问：这里的平衡常数真的就等于0.056

L2/mol2，真的就只是与温度有关么？

既然当气体体积缩小1倍时，化学平衡向正反应方向发生了移动，由此可知，在新的条件下，N2的转化率提高了，平衡常数K值必然增大；反之则K值减小.而题目解析中说的由于体系的温度保持不变，平衡常数不发生变化.到底哪个是正确的呢.

笔者查阅众多资料方才明白.

平衡常数有标准平衡常数和非标准平衡常数之分.标准平衡常数是根据标准热力学函数算得的平衡常数，记作K，又称之为热力学平衡常数；非标准平衡常数是用平衡时生成物对反应物的压力商或浓度商表示的平衡常数（Kp或Kc），也称作是经验平衡常数.中学教材中涉及的平衡常数是经验平衡常数.对于反应物计量系数之和等于生成物计量系数之和的反应，其经验平衡常数是无量纲的纯数，与压力、浓度所用的单位无关，而且也等于标准平衡常数之值.笔者认为：在中学化学教材中涉及的例子无一例外地讨论计量数相等的问题，就是基于这一点.

而对于反应物计量系数之和不等于生成物计量系数之和的反应，则其经验平衡常数是有量纲的量，其数值就与压力、浓度所用的单位有关，其计算值也随着压力、浓度等的不同而受到

影响.因此例题中后来的平衡常数K若按新平衡时各物质的浓度进行计算，则肯定不为0.056 L2/mol2.

那么，怎样才能使经验平衡常数与标准平衡常数相等呢？我们知道，大多数热力学函数（如U、H、F、G等）的绝对值是无法确定的.为了计算它们的相对大小，需要统一规定一个状态作为比较的标准，这样才不致引起混乱.所谓标准状态是指在温度T和标准压力（101325 Pa）下物质的特定状态，简称标准态.热力学数据表中的标准态，国际上都已有明确规定.因此，只有当压力、浓度的单位与热力学数据表中对应标准态的单位相同时，所计算的经验平衡常数数值才能与标准平衡常数数值相同.

标准平衡常数和非标准平衡常数由于计算方法的不同，导致各自有不同的量纲.中学阶段所涉及的平衡常数通常为非标准平衡常数，因此山东科学技术出版社出版的《化学反应原理》中，只要涉及到平衡常数的计算，统统都带着单位进行，这是很可取的.

参考文献：

[1] 化学课程教材研究开发中心.化学（选修4）化学反应原理[M].第三版.北京：人民教育出版社，2010：29-31.

[2] 宋天佑，程鹏，王杏乔.无机化学[M].北京：高等教育出版社，2004：90-97.

[3] 王磊，王明召，高盘良.化学反应原理（选修）[M].第三版，济南：山东科学技术出版社，2009：40-46.