标准平衡常数(Kθ)是描述化学反应在标准状态下达到平衡时的常数。它可以通过相对浓度或相对分压来表示,具体取决于物质的状态。
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相对浓度 :对于溶液中的溶质,标准平衡常数Kθ通常用ci/cθ表示,其中ci是溶质的摩尔浓度,cθ是标准态下的摩尔浓度(在计算中往往省略,即cθ=1 mol·L-1)。
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相对分压 :对于气体,标准平衡常数Kθ则用pi/pθ表示,其中pi是气体的分压,pθ是标准态下的分压。
标准平衡常数的表达式写法如下:
$$Kθ = \frac{c_i^c}{c_θ^c} \quad \text{或} \quad Kθ = \frac{p_i^p}{p_θ^p}$$
其中,下标i表示反应物或生成物,上标c和p分别表示浓度和分压,cθ和pθ是标准态下的浓度和分压。
例如,对于反应:
$$\text{MnO}_2(s) + 2\text{Cl}^-(aq) + 4\text{H}^+(aq) \rightleftharpoons \text{Mn}^{2+}(aq) + \text{Cl}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(l)$$
如果我们要表示MnO₂的平衡常数,可以使用相对浓度:
$$Kθ = \frac{[Mn^{2+}][Cl_2]}{cθ^2[Cl^-]^2[H^+]^4}$$
或者使用相对分压(假设所有气体都处于标准态):
$$Kθ = \frac{p_{Mn^{2+}][Cl_2]}{pθ^2[Cl^-]^2[H^+]^4}$$
需要注意的是,标准平衡常数Kθ是一个量纲为一的量,这意味着它不依赖于任何单位制,只与反应的计量方程式和状态有关。
总结:
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标准平衡常数Kθ可以通过相对浓度(ci/cθ)或相对分压(pi/pθ)表示。
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对于溶液中的溶质,使用相对浓度;对于气体,使用相对分压。
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Kθ是一个量纲为一的量,与单位制无关。