关于气体的相对分压平衡常数 $K_p$,其核心概念和表达式如下:
一、基本定义
相对分压平衡常数 $K_p$ 是描述气体分压与平衡常数之间关系的参数,其定义为: $$ K_p = \frac{P_c}{P_a \cdot P_e} $$
其中:
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$P_c$:反应物c的平衡分压(单位:kPa);
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$P_a$:反应物a的平衡分压;
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$P_e$:反应物e的平衡分压;
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$p_0$:总压(通常取100 kPa)。
二、温度对平衡常数的影响
平衡常数 $K_p$ 与温度的关系可通过以下公式描述: $$ \ln K_p = -\frac{RT}{p_0} \ln P_1 $$
其中:
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$R$ 为理想气体常数(8.314 J/(mol·K));
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$T$ 为绝对温度(单位:K);
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$P_1$ 为温度 $T$ 时的分压(单位:kPa)。
该公式表明,$K_p$ 随温度的升高而增大(吸热反应)或减小(放热反应)。
三、应用说明
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反应热判断
若反应为吸热反应,则 $\ln K_p$ 随温度升高而增大;若为放热反应,则 $\ln K_p$ 随温度升高而减小。
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平衡移动分析
通过比较不同温度下的 $\ln K_p$ 值,可判断平衡是否发生移动。例如,若高温下 $\ln K_p$ 增大,则平衡向产物方向移动。
四、示例应用
对于反应 $a + c \leftrightarrow e$,若已知各分压及温度,可先计算 $\ln K_p$: $$ \ln K_p = -\frac{RT}{p_0} \ln P_c + \frac{RT}{p_0} \ln (P_a \cdot P_e) $$
通过 $\ln K_p$ 的变化趋势,可判断反应的热力学性质。
以上内容综合了化学平衡常数的定义、温度依赖性及其应用方法,适用于高中及大学化学课程中的气体反应分析。