普通化学 · 第 11 章 · 化学平衡

反应商 Q 与平衡常数 K:先算谁,再判断往哪里走

别急着背“向左、向右”。先把体系此刻的组成翻译成 Qc,再把它和同温度下的 Kc 放在一起比较。

当前练习反应

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

所有浓度单位:mol·L⁻¹

取 c°=1 mol/L,以相对浓度代入,Qc 与对应 Kc 均无量纲
Qc = ([NH₃]/c°)² / {([N₂]/c°) · ([H₂]/c°)³}
初始记录与当前计算输入(本工具不验证两列之间的物料守恒)
物种 初始浓度 当前浓度(用于 Qc)
N₂
H₂
NH₃
算得的 Qc
0.00593
0.00593 < 0.50

Qc < Kc

净反应倾向正向进行

产物相对偏少;体系会通过净生成 NH₃ 来调整组成,直到达到平衡。它不是“立刻反应到底”。

别把两件事混在一起:Kc 是该反应在一定温度下的“平衡标尺”;Qc 是体系此刻的“快照”。若反应式中有纯固体或纯液体,当对应纯相存在、采用纯相标准态并忽略凝聚相压力修正时,其活度约为1,不显写于Q、K表达式;这里的氨合成反应没有这类物质。

先停一下:你来判方向

仍是 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃。某时刻 [N₂] = 0.50, [H₂] = 1.00, [NH₃] = 1.00 mol·L⁻¹,且 Kc = 0.80。净反应倾向哪边?

教学计算,非实测。此处采用理想气体浓度模型及 c°=1 mol/L 的统一约定;若使用分压形式,须用 p/p° 并配套同温 Kp,不能直接混用两个常数。初始列仅作记录,真实恒容封闭体系的前后量须满足计量守恒。判断的是达到平衡前的净变化趋势。实际能否观察到明显变化,还与反应速率、催化剂和实验时间有关。