标准平衡常数($K_p$)的计算公式用于描述气相反应在标准状态下的平衡关系。其通用表达式为: $$ K_p = \frac{(P_C)^c (P_D)^d}{(P_A)^a (P_B)^b} $$
具体说明:
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反应式表示
对于气相反应: $$ aA + bB \leftrightarrow cC + dD $$
其中,$a$、$b$、$c$、$d$分别为反应物和生成物的化学计量数。
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分压项
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$P_A, P_B, P_C, P_D$ 分别表示反应物A、B和生成物C、D的平衡分压;
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对于纯物质,其分压等于初始总压(如标准状况下为1 atm)。
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指数关系
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生成物分压的指数与化学计量数相同($c$和$d$);
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反应物分压的指数与化学计量数相反($a$和$b$)。
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标准状态
若反应在标准状况(如298 K,1 atm)下进行,分压可取标准值(如$P_{\text{总}} = 1$ atm)。
示例:
对于反应: $$ N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g) $$
其平衡常数表达式为: $$ K_p = \frac{(P_{\text{NH}3})^2}{P{\text{N}2} \cdot (P{\text{H}_2})^3} $$
注意事项:
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$K_p$ 仅与温度有关,与初始浓度或分压无关;
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实际计算中需注意气体摩尔体积对分压的影响。
通过该公式,可定量描述气相反应在平衡时的压强关系,是化学工程和反应工程中的重要参数。