Chemical equilibrium是AP化學的重點和難點,這部分的知識點較多,包括基本的平衡常數,LeChatelier’s principle和酸堿平衡,緩沖溶液,滴定平衡,溶解平衡的相關計算。
關于酸堿平衡,我們在后面的課程中會有專門的介紹,這次課主要總結平衡體系的一般特征,例如equilibrium constant和有關Le Chatelier’s principle需要掌握的內容。
Chemical equilibrium是當一個reversible reaction的兩個相反方向反應的速率相等時所建立的一個動態平衡(dynamic equilibrium)體系。
反應系數Q(reaction quotient)和反應平衡常數K(equilibrium constant)是用于衡量平衡反應的重要參數,其定義如下:
對反應:
反應系數Q中的反應物和產物的濃度對應的是在反應進行到任意時刻的濃度;反應平衡常數K中的反應物和產物的濃度對應的是在反應達到平衡時的濃度。
有關LeChatelier’s Principle的應用主要體現在反應濃度、壓力和溫度的改變對反應方向的影響。
濃度:反應物濃度增加或產物濃度降低,反應向生成產物方向進行;反應物濃度降低或產物濃度增加,反應向形成反應物方向進行。
壓力(只對有氣體參加的反應重要):增加壓力或減小體積,反應向氣體摩爾總數較少的一方進行;減小壓力或增加體積,反應向氣體摩爾總數較多的一方進行。
溫度:增高溫度,反應向吸熱(endothermic)方向進行;降低溫度,反應向放熱(exothermic)方向進行。
需要注意:濃度和壓力的改變并不改變反應平衡常數的大小,但溫度的改變會使平衡常數改變。溫度升高會使吸熱反應的平衡常數增大,使放熱反應的平衡常數減小。
溶解平衡(solubility equilibrium)是難溶于水的固體鹽與其溶于水后產生的cation和anion之間建立起的一種平衡體系。因為反應物是固體,濃度可以認為是常數,所以這種平衡的equilibrium constant(用Ksp表示)中只寫出產物。
Common ion effect是Le Chatelier’s Principle在solubility equilibrium中的應用。當在solubility equilibrium體系中添加一種與其相同的cation或anion時,平衡會向生產沉淀的方向移動,是鹽的solubility降低。
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