平衡分压怎么算例题

平衡分压的计算通常基于道尔顿定律，即混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。分压是指气相中每种气体的压力占总整体气体压力的分数值或百分比。计算公式如下：

\[ P_{\text{分压}} = P_{\text{总压}} \times \phi \]

其中：

\（ P_{\text{分压}} \） 是某组分气体的分压

\（ P_{\text{总压}} \） 是混合气体的总压力

\（ \phi \） 是该组分气体的体积分数（或物质的量分数）

例题

例题1：

在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一密闭容器中发生反应：

\[ \text{CO}_2（g） + 3\text{H}_2（g） \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OH}（g） + \text{H}_2\text{O}（g） \]

达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%。求该反应条件下的平衡常数Kp。

解答：

计算各组分的分压：

总压 \（ P_{\text{总压}} = 8 \text{ MPa} \）

CO2的物质的量分数 \（ \phi_{\text{CO2}} = 0.5 \）（因为CO2的平衡转化率为50%）

H2的物质的量分数 \（ \phi_{\text{H2}} = 0.75 \）（因为CO2和H2的物质的量比为1:3，且CO2转化了50%）

CH3OH的物质的量分数 \（ \phi_{\text{CH3OH}} = 0.25 \）（由总物质的量分数1减去CO2和H2的物质的量分数）

H2O的物质的量分数 \（ \phi_{\text{H2O}} = 0.25 \）（同上）

计算各组分的分压：

\（ P_{\text{CO2}} = 8 \text{ MPa} \times 0.5 = 4 \text{ MPa} \）

\（ P_{\text{H2}} = 8 \text{ MPa} \times 0.75 = 6 \text{ MPa} \）

\（ P_{\text{CH3OH}} = 8 \text{ MPa} \times 0.25 = 2 \text{ MPa} \）

\（ P_{\text{H2O}} = 8 \text{ MPa} \times 0.25 = 2 \text{ MPa} \）

计算平衡常数Kp：

使用分压代替平衡浓度计算Kp：

\[ Kp = \frac{P_{\text{CH3OH}}^2}{P_{\text{CO2}} \times P_{\text{H2}}^3} = \frac{2^2}{4 \times 6^3} = \frac{4}{576} = \frac{1}{144} \text{ MPa}^2 \]

因此，该反应条件下的平衡常数为 \（ Kp = \frac{1}{144} \text{ MPa}^2 \）。

总结

通过上述例题，我们展示了如何根据道尔顿定律和平衡转化率计算混合气体中各组分的分压，并使用这些分压来计算平衡常数。这种方法在处理气体反应和计算平衡常数时非常有用。