平衡常数 $K$ 的计算公式是化学平衡理论中的核心内容,其具体形式和要点如下:
一、基本公式
对于一般的可逆反应: $$aA + bB \leftrightarrow cC + dD$$
平衡常数 $K$ 的计算公式为: $$K = \frac{[C]^c ^d}{[A]^a [B]^b}$$
其中:
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方括号内的物质表示平衡时的浓度;
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系数 $a, b, c, d$ 分别为反应物和生成物的化学计量数。
二、公式说明
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指数关系
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生成物浓度需取化学计量数的幂次方,即 $[C]^c$、$^d$;
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反应物浓度同理,即 $[A]^a$、$[B]^b$。
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物理意义
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$K$ 表示平衡时生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比,反映反应进行的程度;
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$K$ 值越大,说明反应向生成物方向进行得越完全。
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三、注意事项
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单位与状态
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若浓度使用mol/L表示,$K$ 无量纲(当所有物质均处于标准态时);
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若涉及非标准状态(如压力、溶剂变化),需使用非标准平衡常数。
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温度依赖性
- $K$ 随温度变化而变化,通常温度升高时 $K$ 增大(吸热反应)或减小(放热反应)。
四、示例
对于反应: $$N_2 + 3H_2 \leftrightarrow 2NH_3$$
平衡常数表达式为: $$K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \cdot [H_2]^3}$$
若平衡时 $[N_2] = 0.1\ \text{mol/L}$、$[H_2] = 0.3\ \text{mol/L}$、$[NH_3] = 0.09\ \text{mol/L}$,则: $$K = \frac{(0.09)^2}{(0.1) \cdot (0.3)^3} = 36$$
通过以上公式和要点,可系统计算并理解化学平衡常数的本质。