标准平衡常数(Kθ)与分压的关系可通过以下要点进行说明:
一、标准平衡常数的定义与分压表示
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标准平衡常数的定义
标准平衡常数是指在标准状态下(如温度为298K,压力为100kPa)反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。
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分压表示的必要性
由于标准状态规定了压强为100kPa,而实际反应中分压可能不为该值,因此使用分压(pB)而非浓度(cB)来表示各组分的活度,以保持单位一致性和物理意义。
二、标准平衡常数与分压的换算关系
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基本公式
标准平衡常数(Kθ)与分压(pB)的关系式为: $$K^\Theta = \prod_{B} \left( \frac{p_B}{p^\Theta} \right)^{\nu_B}$$
其中,$p^\Theta = 100\ \text{kPa}$ 为标准压力。
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实际应用示例
若某反应在非标准压力下达到平衡,可通过上述公式将分压转换为标准状态下的平衡常数。例如,反应A + B ⇌ C + D在总压为p时的平衡常数Kp,可转换为标准状态下的Kθ: $$K^\Theta = K_p \left( \frac{p}{100\ \text{kPa}} \right)^{\Delta n}$$
其中,$\Delta n = \sum \nu_B - \sum \nu_A$(气体分子数变化)。
三、其他相关说明
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温度的影响
标准平衡常数仅与温度相关,与压强无关。若温度变化,需通过阿伦尼乌斯方程调整平衡常数。
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平衡常数的量纲
Kθ的量纲为1,与浓度或分压的量纲无关。
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应用注意事项
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计算时需明确是否为标准状态,非标准状态需进行换算。
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液体或固体参与的反应,其平衡常数表达式中可视为浓度为1。
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通过以上关系,标准平衡常数与分压之间可通过换算公式实现关联,但需注意温度对平衡常数的影响。