根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以衡量反應(yīng)進(jìn)行的程度,利利用平衡常數(shù)也可以進(jìn)行一些計(jì)算。例如,計(jì)算平衡日時(shí)反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度,求反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。某反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是指平衡時(shí)該反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量占起始量的百分率,通常用α表示,即
轉(zhuǎn)化率α=(反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量/反應(yīng)開始日時(shí)該反應(yīng)物的量)×100% (1-27)
關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)、平衡濃度、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算一般按照以下過(guò)程處理:寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式;表示出起始濃度和平衡濃度;確定未知數(shù);列出平衡常數(shù)的表達(dá)式,將各物質(zhì)的平衡濃度帶入計(jì)算;列方程解出未知數(shù)。
例1-19 1000K時(shí)向容積為5.0dm3的密閉容器中充入1.0molO2和1.0 mol SO2氣體,平衡時(shí)生成了0.85 mol SO3氣體。計(jì)算反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的平衡常數(shù)。
解: 2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)
開始時(shí)(mol): 1.0 1.0 0
變化(mol): -0.85 -0.85/2 0.85
平衡時(shí)(mol): 0.15 0.575 0.85
化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓:
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℃時(shí),反應(yīng)Fe2+(aq)+Ag+(aq)?Fe3+(aq)+Ag(s)的Kθ=2.98。當(dāng)溶液中含有0.1mol/dm3AgNO3,0.1mol/dm3Fe(NO3)2和0.01mol/dm3Fe(NO3)3時(shí),按上述反應(yīng)進(jìn)行,求平衡時(shí)各組分的濃度為多少?Ag+的轉(zhuǎn)化率為多少?
解: Fe2+(aq)+Ag+(aq)?Fe3+(aq)+Ag(s)
開始濃度(mol/dm3): 0.1 0.1 0.01
變化濃度(mol/dm3): -x -x x
平衡濃度(mol/dm3): 0.1-x 0.1-x 0.01+x
解得: x =0.0127mol/dm3
平衡時(shí):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+的轉(zhuǎn)化率:α(Ag+)=(0.0127/0.10)×100%=12.7%