平衡浓度是什么

平衡浓度(equilibrium concentration)指平衡状态时，在溶液中存在的每种型体（species）的浓度，以符号表示,有的也用c()表示，例如一元弱酸（HX）在溶液中以H+和X-两种形式存在，两种型体的平衡浓度分别为[H+]和[X-]。

中文名

平衡浓度

外文名

equilibrium concentration

指

平衡状态

水的平衡常数

K=[H+][OH-]/[H2O]

有关公式

平衡常数计算:aA(g)+bB(g)===一定条件===eE(g)+dD(g)K=[E]^e*[D]^d/[A]^a*[B]^b。

应用

利用固体产物生成的能耗分析，在传统的热力学平衡公式中加入修正项，计算HCl气体在利用石灰类吸收剂对其进行干式净化过程中的平衡浓度，首次提出气固反应过程中反应气体的平衡浓度随着固体反应率的增大而上升的概念。计算结果表明：吸收剂在达到一定的反应率以后，HCl的平衡浓度随温度的上升而下降。

利用平衡浓度随反应率和温度的变化特征可以解释传统的热力学平衡式所不能解释的一些实验现象，并可以利用平衡浓度来预测利用钙基吸收剂干式净化焚烧炉排烟中HCl的净化效率和吸收剂用量。预测结果可以判断干式净化的使用范围、局限性和改进方向。"浓度对化学平衡的影响"是建构学生平衡思想与变化观念的重要素材。

首先需要明确的是当所需的推动功越大时，ΔG’将增大(绝对值减小)，HCl平衡浓度升高。随着吸收剂反应率X的上升，HCl的平衡浓度升高，这是因为吸收剂具有一定的反应率以后，HCl需穿透产物层扩散到反应面，气流中HCl的浓度与反应面上HCl浓度之间必须存在差值，即平衡时主气流与反应面上存在着HCl气体分压差。

反应率X越大，产物层越厚，分压差越大，同时产物生成所需的推动功增大，所以气流中HCl的平衡浓度随X的上升而升高。其次在200～310℃范围内，当X很小时，HCl的平衡浓度随温度的上升而升高；而当X较高时，HCl的平衡浓度随温度的上升反而降低。

这是因为温度升高时，自由焓变ΔG的值上升，使平衡浓度呈上升趋势，但由于晶粒直径d增大，使产物层多孔，扩散阻力减小，HCl的分压差减小；同时根据方程，所需的推动功也减小。另一方面总表面能和比表面能也随温度的上升而减小，所以总的自由焓变ΔG’随温度的上升而减小，从而HCl的平衡浓度降低。

第三当气流中水蒸气的分压上升时会导致HCl的平衡浓度升高。第四当X为零或很小时，相同条件下Ca(OH)对应HCl平衡浓度比CaO高；而当X较高时(例如X≥15%)，CaO对应的HCl平衡浓度会很快上升，温度较低时超出Ca(OH)。第五相同反应率的条件下，改性石灰对应HCl平衡浓度比普通Ca(OH)对应的平衡浓度要低得多。

利用HCl平衡浓度的上述变化特点可以解释一些实验现象。一般条件下Ⅰ，Ⅱ的化学反应势很大，ΔG很小，正反应趋势很强，按ΔG=0计算出来的HCl平衡浓度非常低，例如在250℃和P=8%时，用Ca(OH)和CaO作吸收剂，按ΔG=0，HCl的计算平衡浓度分别低于0.1×10和0.001×10。

但实际的情况是：在250℃和P=8%时，在不受反应时间的限制下，吸收剂的当量为HCl的3倍也难以将HCl在烟气中的浓度降低到80×10以下，这是因为与反应率相对应的实际平衡浓度高于80×10。再例如其它条件相同而温度升高时，反应Ⅰ，Ⅱ的ΔG值升高，反应化学势降低，而在实验中吸收能力却随温度的升高而提高，这是因为温度上升HCl的平衡浓度反而下降。