[科普中国]-标准平衡常数

在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比为平衡常数。若在上面的平衡常数表达式中，若各物质均以各自的标准态为参考态，所得的平衡常数为标准平衡常数。

其由来是因为平衡常数Kc、Kp、Kx都称为实验平衡常数，使用时有两方面的困难，一个是Kc的单位是（mol·dm-3）Δn，取决于Δn，Kp的单位为PaΔn，只有当Δn=0时，Kc、Kp的量纲为1，使用时容易出现混乱。二是对于涉及固、液、气三态的反应时，平衡常数难以表示。于是，人们提出了标准平衡常数。

背景知识化学平衡状态：在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，即"化学平衡状态". 其中，正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的实质，而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。正反应速率与逆反应速率是针对同一可逆反应而言，正与反只是相对而言，不是绝对概念。

定义在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比为平衡常数。若在上面的平衡常数表达式中，若各物质均以各自的标准态为参考态，所得的平衡常数为标准平衡常数。

气相某一气相其反应物和生成物都是气体的可逆反应，例如：

在一定温度下达到平衡，其标准平衡常数(standard equilibrium constant)表示为

上式中：pΘ=105Pa，为标准压力。1各组分气体的平衡分压与pΘ的比值为各组分气体平衡时的相对分压，如上式组分A、D、G、H平衡时的相对分压分别为 反应B的化学总计量数。这样使得气体的相对分压量纲为1，KΘ的量纲也为1。

液相若某可逆反应在水溶液中进行：

其标准平衡常数表示为：

式中：cΘ=1mol·L-1，为标准浓度。各物质的平衡浓度与标准浓度的比值为各物质平衡时的相对浓度。例如，上述四组分A、D、G、H平衡时的相对浓度分别为 。由于溶质的标准态是1，其标准常数表达式中常可将cΘ隐藏起来，将KΘ简写。

例如：Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)⇌Sn4+(aq)+2Fe2+(aq)的的标准平衡常数的表达式可简写为：

多相对于多相反应，例如Zn(s)+2H+(aq)⇌H2(g)+Zn2+(aq)，其标准平衡常数表达式:

纯液体或纯固体其活度为1，因而不出现在标准平衡常数的表达式中。

将上述三个式子合并成一个式子，即对一般反应式有

对气体 对液体 ，显然标准平衡常数不在区分压强平衡常数和浓度平衡常数，其量纲为1.

注意事项（1） 是无量纲的物理量;

（2）标准平衡常数表达式与化学反应计量式相对应。同一化学反应以不同的计量式表达时，其标准平衡常数的数值不同；

（3）代入标准平衡常数表达式中的数值为平衡状态下各物质的相对浓度或相对分压。若某物质是气体，就以相对分压来表示；若是溶液中的溶质，则以相对浓度来表示。稀溶液的溶剂，纯固体或纯液体的浓度不出现在表达式中。

（4）标准平衡常数的数值与系统的浓度无关，仅仅是温度的函数。一定温度下，标准平衡常数的数值越大，说明反应正向的程度越大。

（5）多重平衡规则。当几个反应式相加或相减得到另一个反应式时，其平衡常数等于几个反应平衡常数的积或者商。应用多重平衡原则，可以由已知的标准平衡常数预测未知反应的标准平衡常数。12

化学反应等温式通常情况下，反应系统不一定处于标准态，而是任意状态的。对于任意化学反应，根据化学热力学推导可得在恒温恒压下，反应在任意状态下的与标准态下的的关系方程式：

=+RTlnJ；式子中J为反应商，的表达式要求与标准平衡常数一致。

根据最小自由能原理，当反应到达平衡态时，=0，J =；

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学