平衡常數計算機

根據平衡活性項計算 Kc 或 Kp,並在選定溫度下換算濃度平衡常數與壓力平衡常數。

平衡常數計算
選擇直接計算活性比,或利用理想氣體關係式換算 Kc 與 Kp。

關於平衡常數

平衡常數描述可逆化學反應在正、逆反應速率相等後的組成,並不表示反應物與產物濃度相等。它比較的是各物種的無因次活性,每項活性都取其化學計量係數次方。常數較大表示平衡時產物占優勢,較小則表示反應物占優勢。數值接近一,通常代表兩側皆有不可忽略的量。 Kc 通常以平衡莫耳濃度表示,Kp 則對氣體使用平衡分壓。對於平衡的反應式,將各產物活性取其係數次方後相乘,再除以對應的反應物表示式。純固體與純液體的活性為一,因此省略不列。本計算機接受已合併的產物項與反應物項,適用於任何化學計量關係的反應,不限制涉及的物種數量。 對理想氣體而言,Kp 與 Kc 的關係為 Kp = Kc × (RT) 的 delta n 次方。其中 R 是氣體常數,T 是以克耳文表示的絕對溫度,delta n 是氣態產物化學計量係數總和減去氣態反應物係數總和。delta n 為零時,Kp 與 Kc 的數值相同。delta n 為正時,壓力形式依 RT 因子增大;為負時則效果相反。 請使用平衡時的量測值,而不是初始濃度。將平衡化學反應式轉成活性表示式時務必仔細,因為所有係數同乘一個因子會改變平衡常數的數值。溫度也很重要:特定反應的平衡常數只在特定溫度下固定。催化劑改變達到平衡的速度,但不改變 K。實際濃溶液與高壓氣體可能需要使用活性或逸度,而非直接使用濃度與分壓。 本計算機適合課堂平衡題目、實驗核對、Kp 到 Kc 的換算,以及快速判讀反應偏向。它依一般標準態慣例提供無因次的數值常數。中間計算應保留足夠有效位數,再依平衡量測資料的精度將最終值適當四捨五入。

平衡常數範例

以下範例展示直接活性比計算與理想氣體換算。

輸入結果說明
產物項 0.36;反應物項 0.12Kc = 3相對於輸入的反應物項,平衡偏向產物。
Kp 2.5;300 K;delta n = 1Kc = 0.10155542因為額外生成一莫耳氣體,所以將 Kp 除以 RT。
Kc 0.5;298.15 K;delta n = 0Kp = 0.5氣體莫耳數不變時,兩常數的數值相等。

如何使用平衡常數計算機

  1. 選擇由活性項計算 Kc 或 Kp,或在兩常數之間換算。
  2. 直接計算時,輸入由平衡反應式得到的完整產物活性項與反應物活性項。
  3. 換算時,輸入已知常數、以克耳文表示的絕對溫度,以及氣體化學計量變化 delta n。
  4. 選擇「計算平衡常數」,解讀顯示的無因次數值。

平衡常數常見問題

平衡常數較大代表什麼?

較大的 K 表示在所述標準條件下,平衡混合物偏向產物。它無法說明達到平衡的速度。

Kc 中會包含固體嗎?

純固體與純液體的活性視為一,因此省略。溶解物種與氣態物種的活性會變化,所以仍保留在表示式中。

Kp 與 Kc 何時相等?

氣態物種的 delta n 為零時,兩者數值相同。兩者也透過標準態慣例相關聯,因此單位必須一致處理。

催化劑會改變平衡常數嗎?

不會。催化劑同時加快正、逆反應,幫助系統更快達到平衡,但不改變平衡組成或 K。

為什麼溫度必須使用克耳文?

理想氣體因子 RT 需要絕對熱力學溫度。使用攝氏溫度會使換算在物理上不正確。