Kp=∏(P_i)^θ
平衡常数(尤其是压力平衡常数)的计算需要根据反应类型和给定条件选择合适的方法。以下是关键内容
一、气体反应的压力平衡常数($K_p$)
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定义与表达式
对于气相反应: $$m\text{A}(g) + n\text{B}(g) \leftrightarrow e\text{C}(g) + f\text{D}(g)$$
压力平衡常数$K_p$定义为: $$K_p = \frac{P_C^e \cdot P_D^f}{P_A^m \cdot P_B^n}$$
其中$P_i$为各气体的分压,$\theta$为化学计量数。
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分压计算
若已知混合气体总压$P$和各组分的体积分数$x$,则气体$B$的分压为: $$P(B) = P \cdot x(B)$$
总压满足: $$P = P(A) + P(B) + P(C) + P(D)$$
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温度的影响
$K_p$仅与温度有关,温度变化会导致$K_p$增大或减小。
二、通用平衡常数的计算方法
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浓度平衡常数($K_c$)
通过反应物和产物的浓度计算: $$K_c = \frac{[C]^e \cdot ^f}{[A]^m \cdot [B]^n}$$
适用于已知浓度的平衡体系。
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活度平衡常数($K_a$)
用于非理想气体或浓溶液体系,需用活度代替浓度: $$K_a = \frac{\prod_{i} a_i^θ}{\prod_{j} a_j^θ}$$
其中$a_i$为活度。
三、应用示例
假设有以下气相反应: $$N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g)$$
总压为$P$,$NH_3$的体积分数为$x$,则: $$K_p = \frac{P_{NH_3}^2}{P_{N_2} \cdot P_{H_2}^3} = \frac{(P \cdot x)^2}{(1-x) \cdot P^3} = \frac{x^2}{(1-x) \cdot P}$$
通过测量$P$和$x$,即可计算$K_p$。
四、注意事项
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单位 :$K_p$无量纲,仅与温度有关。
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平衡转化率 :已知转化率可通过$K_p$计算其他物质浓度或分压。
通过以上方法,可灵活计算不同条件下的平衡常数,需根据具体问题选择合适的表达式和计算手段。