平衡常数在物理中的应用有哪些

如题所述

化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡。

一、水解平衡
盐的水解反应:凡是组成盐的离子与水作用产生弱酸或弱碱,并改变溶液酸度的反应都叫做盐的水解反应
弱碱阳离子水解使溶液显酸性(氯化铜)
强碱阳离子,强酸酸根离子不水解(氯化钠)
弱酸酸根离子水解使溶液显碱性(碳酸钠)
盐水解产生酸或碱的速率与酸或碱电离的速率相等时即达到水解平衡。
该盐的酸性或者碱性越弱,越容易水解,而且水解的程度越大

二、溶解平衡
在一定温度下,当沉淀溶解和结晶的速率相等时,固体质量、离子浓度不变的状态沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡
固体化合物AmBn难溶于水,但仍有部分An+和Bm-离开固体表面进入溶液,同时进入溶液的An+和Bm-又会在固体表面沉淀下来,当这两个过程速率相等时,离子An+和Bm-的沉淀与固体AmBn的溶解在水中达到平衡状态,固体的量就不再减小,得到AmBn的饱和溶液。这种平衡状态叫做沉淀溶解平衡。
其平衡常数叫做溶度积,通常用Ksp表示。
溶解平衡的特点是动态平衡,即溶解速率等于结晶速率且不等于零,因此达到平衡时,溶质的质量一定不变 ,但形状可以改变 ,并且一定是饱和溶液任何物质的溶解都伴随着相应的结晶过程。
物质最终是溶解还是结晶则是由V(溶解)与V(结晶)决定的:
当V溶解>V结晶:溶质溶解 形成不饱和溶液
当V溶解=V结晶:溶质不变 形成饱和溶液 “溶解平衡”
当V溶解<V结晶:溶质析出 形成饱和溶液
溶解平衡:V溶解=V结晶
①溶解和结晶还在不断进行,但两者速率相同,宏观上表现为不再溶解,达到饱和状态。
②溶解平衡是一种动态平衡.
③蒸发溶剂或改变温度,使V溶解≠V结晶,溶解平衡状态被破坏,宏观上溶液不再是饱和状态,会继续溶解溶质或析出溶质,直到重新建立新的溶解平衡.

三、电离平衡
1、概念与定义
具有极性共价键的弱电解质(例如部分弱酸、弱碱)溶于水时,其分子可以微弱电离出离子;同时,溶液中的相应离子也可以结合成分子。一般地,自上述反应开始起,弱电解质分子电离出离子的速率不断降低,而离子重新结合成弱电解质分子的速率不断升高,当两者的反应速率相等时,溶液便达到了电离平衡。此时,溶液中电解质分子的浓度与离子的浓度分别处于稳定状态,不再发生变化。
用简单的语言概括电离平衡的定义,即:在一定条件下,弱电解质的离子化速率等于其分子化速率。
2、形成条件
溶液中电解质电离成离子和离子重新结合成分子的平衡状态。
具体一点说,在一定的条件下(如温度,浓度),当溶液中的电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时,电离的过程就达到了平衡状态,即电离平衡。
一般来说,强电解质不存在电离平衡而弱电解质存在电离平衡
3、强电解质有
离子化合物和某些具有强极性键的共价化合物如:强酸(HCl、H2SO4、HNO3)、强碱(NaOH)、大部分盐类(NH4Cl)
4、弱电解质有具有极性键的共价化合物如:弱酸(CH3COOH)、弱碱(NH3·H2O)、水
5、影响电离平衡的因素
a.温度:电离过程是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动。
b.浓度:弱电解质分子浓度越大,电离程度越小。
c.同离子效应:在弱电解质溶液中加入含有与该弱电解质具有相同离子的强电解质,从而使弱电解质的电离平衡朝着生成弱电解质分子的方向移动,弱电解质的解离度降低的效应称为同离子效应。
d.化学反应:某一物质将电离出的离子反应掉而使电离平衡向正方向(电离方向)移动。

四、化学平衡
1、化学平衡的含义
化学平衡的建立是以可逆反应为前提的。可逆反应是指在同一条件下既能正向进行又能逆向进行的反应。绝大多数化学反应都具有可逆性,都可在不同程度上达到平衡。化学平衡则是指在宏观条件一定的可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。
2、化学平衡的过程(动力学角度)
从动力学角度看,反应开始时,反应物浓度较大,产物浓度较小,所以正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行,反应物浓度不断减小,产物浓度不断增大,所以正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大。当正、逆反应速率相等时,系统中各物质的浓度不再发生变化,反应就达到了平衡。此时系统处于动态平衡状态,并不是说反应进行到此就完全停止.
3、化学平衡的过程(微观角度)
从微观角度讲则是因为在可逆反应中,反应物分子中的化学键断裂速率与生成物化学键的断裂速率相等所造成的平衡现象。
4、化学平衡的特征——化学平衡状态具有逆,等,动,定,变、同等特征。
a、逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
等:平衡时,正逆反应速率相等,即v正=v逆。(对于同一个物质,v正=v逆数值上相等;对于不同物质,vA正:vB逆=a:b,即等于系数比)
b、动:平衡时,反应仍在进行,是动态平衡,反应进行到了最大程度。 c、定:达到平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持不变,反应速率保持不变,反应物的转化率保持不变,各组分的含量保持不变。
d、变:化学平衡跟所有的动态平衡一样,是有条件的,暂时的,相对的,当条件发生变化时,平衡状态就会被破坏,由平衡变为不平衡,再在新的条件下建立新平衡。
e、同:对于一个确定的可逆反应,不管是从反应物开始反应,还是从生成物开始反应,抑或是从反应物和生成物同时开始, 只要满足各组分物质浓度相当,都能够达到相同的平衡状态。
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