气体平衡常数($K$)的计算方法如下:
一、基本公式
对于可逆反应: $$K = \frac{[C]^p \cdot ^q}{[A]^m \cdot [B]^n}$$
其中:
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$[C] \cdots$ 表示生成物的浓度;
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$[A][B] \cdots$ 表示反应物的浓度;
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$p, q, m, n$ 分别为生成物和反应物化学计量数的指数。
二、注意事项
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浓度幂次
需将生成物和反应物的浓度分别取其化学计量数次幂后再相乘。例如,对于反应 $2A(g) + 3B(g) \leftrightarrow 3C(g) + D(g)$,平衡常数表达式为: $$K = \frac{c^3(C) \cdot c(D)}{c^2(A) \cdot c^3(B)}$$。
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状态标注
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气体参与反应时,浓度用 $c$ 表示;
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固体或纯液体参与反应时,浓度视为常数(通常取1),可省略不写。
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单位说明
平衡常数无单位,仅反映反应的平衡程度。
三、示例计算
以反应 $N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g)$ 为例:
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平衡常数表达式: $$K = \frac{c^2(NH_3)}{c(N_2) \cdot c^3(H_2)}$$
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若已知平衡时各物质浓度,直接代入计算即可。
四、特殊说明
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标准平衡常数 :当反应物和生成物均处于标准状态(如298K,101.325kPa)时,计算得到的平衡常数称为标准平衡常数;
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其他表示形式 :
- 分压表示:$K_p = \frac{P_{NH_3}^2}{P_{N_2} \cdot P_{H_2}^3}$(适用于理想气体)。
通过以上方法,可系统地计算气体平衡常数,进而分析反应的平衡趋势。