根据化学平衡常数的大小可以衡量反应进行的程度,利利用平衡常数也可以进行一些计算。例如,计算平衡日时反应物或产物的浓度,求反应物的转化率。某反应的转化率是指平衡时该反应物已转化的量占起始量的百分率,通常用α表示,即
转化率α=(反应物已转化的量/反应开始日时该反应物的量)×100% (1-27)
关于化学平衡常数、平衡浓度、转化率的计算一般按照以下过程处理:写出配平的化学反应方程式;表示出起始浓度和平衡浓度;确定未知数;列出平衡常数的表达式,将各物质的平衡浓度带入计算;列方程解出未知数。
例1-19 1000K时向容积为5.0dm3的密闭容器中充入1.0molO2和1.0 mol SO2气体,平衡时生成了0.85 mol SO3气体。计算反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的平衡常数。
解: 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
开始时(mol): 1.0 1.0 0
变化(mol): -0.85 -0.85/2 0.85
平衡时(mol): 0.15 0.575 0.85
化学平衡时各物质的分压:
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℃时,反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)⇌Fe3+(aq)+Ag(s)的Kθ=2.98。当溶液中含有0.1mol/dm3AgNO3,0.1mol/dm3Fe(NO3)2和0.01mol/dm3Fe(NO3)3时,按上述反应进行,求平衡时各组分的浓度为多少?Ag+的转化率为多少?
解: Fe2+(aq)+Ag+(aq)⇌Fe3+(aq)+Ag(s)
开始浓度(mol/dm3): 0.1 0.1 0.01
变化浓度(mol/dm3): -x -x x
平衡浓度(mol/dm3): 0.1-x 0.1-x 0.01+x
解得: x =0.0127mol/dm3
平衡时: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+的转化率:α(Ag+)=(0.0127/0.10)×100%=12.7%