在化学中, Kθ(标准平衡常数) 是描述可逆反应在标准状态下达到平衡时反应物与产物浓度或分压比值的量。以下是关于 Kθ 的详细说明:
一、定义与意义
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平衡位置量化指标
Kθ 反映了反应物转化为产物的程度,即反应达到平衡时各组分的相对浓度或分压比。 $$Kθ = \frac{[C]^c ^d}{[A]^a [B]^b}$$
其中,[A][B][C] 分别为反应物和产物的浓度,a、b、c、d 为各物质的化学计量数。
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反应趋势的定量描述
Kθ 值越大,表示反应向产物方向进行得越完全;反之则反应向反应物方向进行。
二、表达式与单位
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浓度表达式 :各物质平衡浓度(ci)与标准浓度(cθ)的比值,适用于溶液中的反应。
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分压表达式 :各物质平衡分压(pi)与标准分压(pθ)的比值,仅适用于气体参与的反应。
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量纲特性 :Kθ 无量纲,仅取决于温度。
三、与反应商(J)的区别
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J 为任意时刻的反应商
表示反应进行到某一时刻的反应进度,而 Kθ 仅在平衡时成立。
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Kθ 为标准状态下的平衡常数
若反应商 J 中各物质均以标准态(如 1 atm 分压或 1 M 浓度)表示,则 J 即为 Kθ。
四、应用示例
以合成氨反应为例:
$$N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g)$$
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标准平衡常数表达式 : $$Kθ = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}$$
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平衡判断 :若 $Kθ > 1$,则平衡正向进行;若 $Kθ < 1$,则逆向进行。
五、注意事项
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状态标注 :气体必须用分压表示,溶液必须用浓度表示,否则需通过理想气体定律或浓度的定义进行转换。
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温度影响 :Kθ 随温度变化而变化,通常温度升高时 Kθ 增大(吸热反应)或减小(放热反应)。
通过以上要点,可以全面理解 Kθ 在化学平衡中的核心作用及应用方法。