大学无机化学课件化学平衡培训课件.ppt
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无机化学第三章化学反应速率和化学平衡ppt课件
生成2mol NH3
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5
反应进度 0＝∑νBB B
对于化学计量方程式
dξ = dnB /νB
nB——B的物质的量 ξ的单位为mol νB——为B的化学计量数
改写为 dnB = νB dξ
开始时ξ0=0, 、 nB =０ 反应进度为ξ时： nB =νBξ
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6
反应进度
nB =νBξ
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
如：
2NO2→ 2NO + O2
NO2 + CO →NO + CO2
非基元反应：反应物经过若干步(若干个
基元反应步骤)才转变为产物。
如 又如
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O ① 2NO + H2→N2+ H2O2 ② H2O2 + H2 → 2H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.3mol L1 s1
v NH3
cNH3
t
0.4 0.0mol L1 2 0s
0.2mol L1 s1
v N2 : v H2 : v NH3 1: 3 : 2
●瞬间速率：某瞬间（即t0)的反应速率
vNH3
dcB，则得：
v 1 dcB B dt
ppt课件
11
对于上述 N2 3H2 2NH3 化学计量方程式 ：
v 1 d 1 dcB V dt B dt
1 dcN2 1 dcH2 1 dcNH3
1 dt
3 dt 2 dt
aA + bB
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
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反应进度 0＝∑νBB B
对于化学计量方程式
dξ = dnB /νB
nB——B的物质的量 ξ的单位为mol νB——为B的化学计量数
改写为 dnB = νB dξ
开始时ξ0=0, 、 nB =０ 反应进度为ξ时： nB =νBξ
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反应进度
nB =νBξ
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
如：
2NO2→ 2NO + O2
NO2 + CO →NO + CO2
非基元反应：反应物经过若干步(若干个
基元反应步骤)才转变为产物。
如 又如
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O ① 2NO + H2→N2+ H2O2 ② H2O2 + H2 → 2H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.3mol L1 s1
v NH3
cNH3
t
0.4 0.0mol L1 2 0s
0.2mol L1 s1
v N2 : v H2 : v NH3 1: 3 : 2
●瞬间速率：某瞬间（即t0)的反应速率
vNH3
dcB，则得：
v 1 dcB B dt
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对于上述 N2 3H2 2NH3 化学计量方程式 ：
v 1 d 1 dcB V dt B dt
1 dcN2 1 dcH2 1 dcNH3
1 dt
3 dt 2 dt
aA + bB
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
无机化学化学平衡PPT课件
二、化学平衡的概念
• （一）定义—可逆反应在一定条件下，正反应速率等 于逆反应速率时，反应体系所处的状态，称为“化学 平衡”。
• 例1： H2O(g) + CO(g)
H2(g) + CO2(g)
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1
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H2O(g) + CO(g) CO2(g)
H2(g) +
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K 很大，但R.T.反应速率很小。
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第6页/共49页
③ 平衡常数K 的书写形式和数值与方程式写法有关,
K 是广度性质 (（△G二ø = ）-RT平ln衡K常) 数（续）
例：N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
Kp
=
p
2 (
NH3
)
/
[(p(N2)
p
3 (
H2
)
]
½ N2(g) + 3/2 H2(g) = NH3(g)
相对浓度平衡常数为：
Kcr=(
[cDr
]d
[
c
r
E
]e)
/
(
[
c
r
A
]a
[
c
r
B
]b)
=
Kc
×(
c ø) - △ n
(△n = d + e - a - b)
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第15页/共49页
（三）经验平衡常数与相对平衡常数（续）
• 对于气相反应：a A(g) + b B(g) = d D(g) + e E(g) 相对压力平衡常数为
例1： N2O4(g) = 2 NO2(g)
• （一）定义—可逆反应在一定条件下，正反应速率等 于逆反应速率时，反应体系所处的状态，称为“化学 平衡”。
• 例1： H2O(g) + CO(g)
H2(g) + CO2(g)
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H2O(g) + CO(g) CO2(g)
H2(g) +
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K 很大，但R.T.反应速率很小。
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③ 平衡常数K 的书写形式和数值与方程式写法有关,
K 是广度性质 (（△G二ø = ）-RT平ln衡K常) 数（续）
例：N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
Kp
=
p
2 (
NH3
)
/
[(p(N2)
p
3 (
H2
)
]
½ N2(g) + 3/2 H2(g) = NH3(g)
相对浓度平衡常数为：
Kcr=(
[cDr
]d
[
c
r
E
]e)
/
(
[
c
r
A
]a
[
c
r
B
]b)
=
Kc
×(
c ø) - △ n
(△n = d + e - a - b)
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（三）经验平衡常数与相对平衡常数（续）
• 对于气相反应：a A(g) + b B(g) = d D(g) + e E(g) 相对压力平衡常数为
例1： N2O4(g) = 2 NO2(g)
无机及分析化学04化学平衡.pptx
4.1.2 化学平衡
例如将N2O4气体置于一密闭容器 中，开始时，因为容器中无产物NO2 存在，容器中 只有 N2O4 的分解反应。 但随着N2O4的分解，N2O4的浓度不断 降低，其反应速率也不断减小。同时，
反应速率
正反应
随着反应的进行，容器中 NO2的浓度 不断增大，逆反应的反应速率也随之
逆反应
在生产实践和科学研究中，人们对化学反应关心三个 问题。第一，化学反应能不能发生的问题，即化学反应能 不能按我们指定的反应方向自发进行。第二，化学反应的 快慢，即速率的问题。第三，化学反应的限度问题，即化 学反应在宏观上进行到什么程度停止反应。化学反应速率 的研究在化学中属于化学动力学范畴，化学反应方向和限 度的研究在化学中属于化学热力学范畴。
在反应条件下进行得相当完全，在相同条件下 KCl和O2几 乎不能反应生成 KClO3。这类反应叫做不可逆反应。
大多数化学反应都是可逆的，例如四氧化二氮分解为二氧化
氮的反应
N2O4(g) 2NO2(g)
在相同条件下，正反应和逆反应都能进行。若将 N2O4(g)和 NO2(g)分别置于密闭容器中，反应在宏观上不再进行时，取 样分析，两个容器中的气体都是N2O4和NO2的混合物，也就 是说在密闭容器中，N2O4分解为NO2的正、逆反应都不能进 行到底。这类反应叫做可逆反应。
可以证明，在一定温度下复杂反应在达平衡时产物浓度幂的
乘积与反应物浓度幂的乘积之比值亦为常数。以下仍从反应
速率的角度进行说明，例如 H2 (g) + I2 (g) 元反应，它是由两个反应步骤构成，即
2HI (g) 不是基
第①步
I2(g)
2I(g)
第②步
2I(g)＋H2
2HI
《无机化学》课件——第4章第2节化学平衡
1.NH4Cl(s)
NH3(g)+HCl(g)
2.3H2(g)+N2(g)
2NH3(g)
3.N2H4(l) 4.H2O
N2(g)+2H2(g) H++O15H-
5.Ag2S(s)+H2(g)
2Ag(s)+H2S(g)
15
二、化学平衡常数
❖ 化学平衡常数是可逆反应的特征常数，它表示在 一定条件下，可逆反应进行的程度。K值越大，表 明在一定条件下反应物转化为生成物的程度越大 ； K值越小，表明在一定条件下反应物转化为生 成物的程度越小。所以，从K值的大小，可以推断
❖ 由于催化剂能同等程度地改变正反应和逆反应的 速率，因此它对化学平衡的移动没有影响。但因
34
为它能大大缩短反应达到平衡的时间，所以在工 业生产中广泛使用催化剂来提高生产效率。
34
【课堂互动】
1.N2与H2反应合成NH3是一个可逆反应，其热化学方 程式为：
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1
A. 升高温度 B. 增大体系压强
C. 增大c(N2) D. 容器体3积6 增大
36
【课堂互动】
1. 压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的 是( A )
A. H2(g)+I2(g) 2HI(g)
B. 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
C. 2SO2(g)+O2(g) D. C(s)+CO2(g)
❖1． 可逆反应 ❖ 只能向一个方向进行到底的反应叫做不可逆反应. ❖ 如：
2KClO3 MnO2 2KCl + 3O2↑
❖像这种实际上只能向一个6 方向进行到底的反应叫 做不可逆反应。
《化学平衡状态》课件
总结词
详细描述
反应速率受温度、浓度、压力和催化剂等 因素影响。
温度越高，反应速率越快；浓度越高，反 应速率越快；压力越大，反应速率越快； 适当使用催化剂可以加快反应速率。
化学反应的方向
总结词
反应方向决定了化学平衡的移 动方向。
详细描述
根据勒夏特列原理，如果改变 影响平衡的条件，平衡就会向 着减弱这种改变的方向移动。
在制药工业中，化学平衡状态对于药物的合成和分离过程至关重要，通过调节平衡 条件可以获得高纯度的药物。
环境保护中的应用
化学平衡状态在环境保护中也有着重 要的应用，例如在大气污染控制中， 通过化学反应原理来降低大气中的污 染物浓度。
在土壤污染修复中，通过调节土壤中 的化学平衡来降低重金属等有害物质 的活性，从而减少对生态环境的危害 。
用率。
促进环境保护
通过研究化学平衡状态，可以减少 有害物质的排放，促进环境保护。
推动科学研究
化学平衡状态是化学反应动力学和 热力学研究的重要内容，有助于深 入了解化学反应的本质和规律。
02
化学平衡状态的建立
化学反应的速率
总结词
详细描述
反应速率是化学平衡状态建立的关键因素 。
化学反应速率决定了反应进行的快慢，对 于可逆反应，正逆反应速率相等是平衡状 态的特征之一。
《化学平衡状态》ppt课件
目录
• 化学平衡状态的定义 • 化学平衡状态的建立 • 化学平衡状态的移动 • 化学平衡状态的应用 • 化学平衡状态的实验验证
01
化学平衡状态的定义
什么是化学平衡状态
01
化学平衡状态是指在一定条件下 ，可逆反应进行到正、逆反应速 率相等且不再改变的状态。
02
大学无机化学之化学平衡(2024)
配位平衡常数计算及应用
配位平衡常数
表达配位反应平衡状态的物理量，与沉淀溶解平衡常数（Ksp）：表达式相似，沉淀溶解平衡常数的表达式中各 离子浓度项的次方数即为该离子的系数；而配位平衡常数的表达式中各离子浓度项的次方数则为该离子配体数的 负数。
应用
可用于预测和解释配位反应的结果，以及指导合成具有特定性质的配位化合物。
2024/1/29
氧化剂与还原剂
在氧化还原反应中，得电子的物质被称为氧化剂，失电子的物质 被称为还原剂。
氧化还原反应
指有电子转移的化学反应，包括还原过程和氧化过程两个同时进 行的半反应。
16
氧化还原反应方程式配平
01
氧化数法
通过比较反应前后各元素氧化数的变化，确定电子转移数目，从而配平
反应方程式。
配位化合物在材料科学中也有重要应 用，如用于制备荧光材料、磁性材料 等。
22
06
影响化学平衡因素及移动原理
2024/1/29
23
浓度对化学平衡影响
2024/1/29
沉淀溶解平衡
当溶液中存在难溶电解质时，其离子浓度的乘积会达到一 个定值，称为溶度积常数。当离子浓度改变时，沉淀溶解 平衡会发生移动。
3
深化对物质性质的认识
化学平衡研究有助于深入了解物质的性质和行为 ，为材料科学、环境科学等领域提供理论支持。
2024/1/29
5
化学平衡常数表达式
2024/1/29
沉淀溶解平衡常数（Ksp）
01
表达式为等于等于生成物浓度的幂之积，例如
Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]。
酸的电离平衡常数（Ka）
7
沉淀溶解平衡原理
沉淀溶解平衡的定义
大学无机化学化学平衡ppt
⊿rG T,P＜0 反应自发进行 ⊿rG T,P ＝0 反应就是可逆得,处于平衡状态 ⊿rG T,P ＞0 反应不能自发进行
化学等温式
对于液相反应aA + bB ≒ gG+ hH
rG
rG
RT
ln
(CG'
(C
' A
/ C / C
)g )a
(C
' H
(C
' B
/ C )h / C )b
当体系处于平衡状态时, △rG = 0,则:
nA RT V
[ A]RT
PG
nG RT V
[G]RT
PB
nB RT V
[B]RT
PH
nH RT V
[H ]RT
Kp
( PG )g ( PH )h ( PA )a ( PB )b
[G]g[H ]h [ A]a[B]b
( RT )( ghab)
∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。
例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g)
873K-1273K时,生成水 得方向占优势
4273-5273K时,分解过 程占优势
4、1、2 化学平
衡
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
V
无色
棕红色
N2O4气体
V正
动态平衡
V正＝ V逆
≠0
V逆
t 在可逆反应体系中,正反应与逆反应得速率相等时反应 物与生成物浓度不再随时间改变得状态,即动态平衡、
大学无机化学化学平衡
§4、1 化学反应得可逆性与化学平衡
4、1、1 化学反应得可逆性 4、1、2 化学平衡
化学等温式
对于液相反应aA + bB ≒ gG+ hH
rG
rG
RT
ln
(CG'
(C
' A
/ C / C
)g )a
(C
' H
(C
' B
/ C )h / C )b
当体系处于平衡状态时, △rG = 0,则:
nA RT V
[ A]RT
PG
nG RT V
[G]RT
PB
nB RT V
[B]RT
PH
nH RT V
[H ]RT
Kp
( PG )g ( PH )h ( PA )a ( PB )b
[G]g[H ]h [ A]a[B]b
( RT )( ghab)
∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。
例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g)
873K-1273K时,生成水 得方向占优势
4273-5273K时,分解过 程占优势
4、1、2 化学平
衡
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
V
无色
棕红色
N2O4气体
V正
动态平衡
V正＝ V逆
≠0
V逆
t 在可逆反应体系中,正反应与逆反应得速率相等时反应 物与生成物浓度不再随时间改变得状态,即动态平衡、
大学无机化学化学平衡
§4、1 化学反应得可逆性与化学平衡
4、1、1 化学反应得可逆性 4、1、2 化学平衡
无机化学教学5章化学平衡PPT课件
05
沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡常数
沉淀溶解平衡常数（Ksp）
表示在一定温度下，难溶电解质在水中的溶解度。
Ksp的表达式
Ksp = [Ca2+][CO32-] / [CaCO3]，其中 [Ca2+][CO32-]和[CaCO3]分别代表溶液中钙离子、 碳酸根离子和碳酸钙的浓度。
Ksp的意义
用于判断沉淀的生成和溶解，以及计算溶液中离子 的浓度。
影响沉淀溶解平衡的因素
温度
温度升高，沉淀溶解平衡常数增大，沉淀溶解度 增大。
同离子效应
当溶液中存在与沉淀溶解平衡相同的离子时，会 降低沉淀的溶解度。
浓度
溶液中离子浓度的改变会影响沉淀溶解平衡常数 ，进而影响沉淀的生成和溶解。
盐效应
当溶液中加入强电解质时，会增大沉淀的溶解度 。
沉淀溶解平衡的应用
80%
影响因素
总结词
化学平衡常数受温度、压力、反应物浓度等因素的影响。
详细描述
温度对化学平衡常数的影响较大，温度升高，平衡常数一般会增大；压力对平衡常数的影响较小，但在高压条件 下，平衡常数可能会有所增大；反应物浓度对平衡常数的影响取决于反应的特性，对于可逆反应，反应物浓度的 变化会影响平衡常数的数值。
详细描述
酸碱平衡常数（通常用K表示）是温度的函数，反映了在一定温度下，酸和碱达 到平衡时各自的浓度。这个常数对于理解酸碱反应的本质和预测反应结果至关重 要。
酸碱平衡的移动
总结词
酸碱平衡的移动是化学反应动态平衡的表现，受到温度、压 力、物质的性质和浓度等多种因素的影响。
详细描述
当一个酸碱反应达到平衡状态时，平衡可能会因为温度、压 力、物质的性质或浓度的变化而发生移动。了解平衡移动的 规律对于预测和控制化学反应结果具有重要意义。
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V
无色
棕红色
N2O4气体
V正
动态平衡
V正＝ V逆
≠0
V逆
t
在可逆反应体系中,正反应和逆反应的速率相等时反应
物和生成物浓度不再随时间改变的状态,即动态平衡.
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4
氧化还原 平衡
沉淀溶解 平衡
平衡类型
电离平衡 配位平衡
.精品课件.
5
§4.2 平衡常数
4.2.1 经验平衡常数 4.2.2 标准平衡常数和
(气相反应)
若a+b = g+h, 则Kc和Kp都没有单位;
若a+b≠g+h, 则Kc和Kp都有单位(一般都省略).
.精品课件.
8
(2) Kc和Kp的关系
PA
nA RT V
[ A]RT
PG
nG RT V
[G]RT
PB
nB RT V
[B]RT
PH
nH RT V
[H ]RT
Kp
(PG )g (PH )h (PA )a (PB )b
K3
[NO2 ]2/ 3 [N2O4 ]1/ 3
0.72
③ K正×K逆=1
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10
(4) 平衡转化率
转化率就是反应物转化为产物的百分数，即：
平衡时已反应的反应物浓度
反应物的起始浓度
100%
H2 (g) +CO2 (g) ≒ CO (g) +H2O (g)
起始浓度： 0.02 0.02
0
Kc
([G] / C )g ([ H ] / C )h ([ A] / C )a ([ B] / C )b
[ A]/ C ,[B]/ C ,[G]/ C和[H ]/ C 称为相对浓度， 其中C ø＝ 1 mol.L-1
Kc ø= Kc (C ø) a+b-g-h = Kc
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13
(2) 标准平衡常数Kp ø(无量纲的)
(1)定义：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，
生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为常数。
Hale Waihona Puke 对于任一个可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH
浓度平衡常数：
[G]g [ H ]h Kc [ A]a [B]b (液相反应)
压力平衡常数：
Kp
(PG )g (PA )a
(PH (PB
)h )b
a.可逆程度不同,有的彻底向右进行, 有的则不然.
b. 对于同一反应, 在不同的条件下,可逆性也会不同.
例: 2H2 (g) +O2 (g) ≒2H2O (g)
873K-1273K时,生成水 的方向占优势
4273-5273K时,分解过 程占优势
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3
4.1.2 化学平衡
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
化学平衡
§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡 §4.2 平衡常数 §4.3 化学平衡的移动
.精品课件.
1
§4.1 化学反应的可逆性和化学平衡
4.1.1 化学反应的可逆性 4.1.2 化学平衡
.精品课件.
2
4.1.1 化学反应的可逆性
1、不可逆反应：只能向一个方向进行的反应。
2、可逆反应
（1）概念：在同一条件下，既能向一个方向又 能向相反方向进行的化学反应。
[G]g[H ]h [ A]a[B]b
( RT )( ghab)
∴ Kp = Kc (RT) △n , △n = g+h - (a+b)。
△n是反应式中生成物和反应物计量系系数之差。
当△n=0 时， Kp = Kc
当△n≠0 时， Kp ≠Kc
.精品课件.
9
(3) 平衡常数表达式地书写规则
① 纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式;
0 mol/L
平衡浓度： 0.005 0.005 转化浓度： 0.015 0.015
0.015
0.015 mol/L mol/L
转化率 0.015 100% 75% 0.02
.精品课件.
11
【例1】反应CO + H2O ≒ H2 + CO2，在某温度T时， Kc＝9，若CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol.L-1，求 CO平衡转化率。 解： 设消耗了CO的浓度为x mol.L-1
转化率为：（0.015/ 0.02）×100％＝75％
同理，可求得当Kc＝4和Kc＝1时，CO转化率分别为
67％和50％。所以，K越大，转化率越大。
.精品课件.
12
4.2.2 标准平衡常数和吉布斯自由能改变 利用热力学有关公式间接求算得到的平衡常数。
(1) 标准平衡常数Kc ø(无量纲的) 对于可逆反应aA + bB ≒ gG+ hH （液相反应）
对于气相反应aA + bB ≒ gG+ hH
Kp
([PG ]/ ([PA ] /
p )g ([PH ]/ p )a ([PB ]/
p )h p )b
[PA ] / P ,[PB ]/ P ,[PG ]/ P和[PH ] / P 称为相对压力，
其中P ø＝101325 Pa
Kp ø= Kp(P ø) a+b-g-h
② K值与反应方程式的写法有关:
例：在373K时，
N2O4 (g) ≒ 2NO2 (g)
K1
[NO2 ]2 [N2O4 ]
0.36
1/2N2O4 (g) ≒ NO2 (g)
K2
[NO2 ] [ N 2O4 ]1/ 2
0.60
1/3N2O4 (g) ≒ 2/3NO2 (g)
K1 = (K2)2 = (K3)3
CO + H2O ≒ H2 + CO2 起始浓度 0.02 0.02 0 0 mol.L-1
平衡浓度 0.02-x 0.02-x x x mol.L-1
Kc [H 2 ][CO2 ]
x x
9
[CO][ H2O] (0.02 x)(0.02 x)
x ＝ 0.015 mol.L-1 ，[H2] = [CO2] = 0.015 mol.L-1
吉布斯自由能改变 4.2.3 多重平衡
.精品课件.
6
分压定律
混合气体总压力等于各组分气体的分压之和.
P = P1+ P2 + P3 +…+ Pi n = n1+ n2 + n3 + … +ni
Pi
ni RT V
Pi P
ni n
= xi
P nRT CRT V
∴ Pi= xi P
.精品课件.
7
4.2.1 经验平衡常数 在373K时： [NO2 ]2 0.37 [N2O4 ]
.精品课件.
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[例2] 某温度下反应A(g) ≒ 2B(g)达到平衡时，
PA=PB=1.00×105Pa, 求Kp ø。
解：
Kp
([PB ]/ p )2 ([PA]/ p )
(1.00105 Pa / 1.01105 Pa)2 (1.00105 Pa / 1.01105 Pa)
0.99