高考中,平衡常数是考查的一个重点,对应的方法就是三段法,只要知道平衡常数K、某一种物质的平衡浓度c、转化率中的任何一个量,就可以根据三段法求出另外两个量,所以三段法在解决类似问题时必不可少,而且非常好用。
但此处的平衡常数K往往指浓度平衡常数,而高考基于核心素养的考查,现在越来越喜欢考压强平衡常数,既然三段法如此好用,求压强平衡常数时能否用三段法呢?
我们首先深入理解三段法为何如此好用,三段法的核心是起始、转化、平衡。起始往往已知,即便未知我们也可以根据量的关系设上某个未知数,这个未知数一定在最后可以约去。转化与方程式中各物质的系数成比例,所以此时转化率就可派上用场。平衡就代表了反应到最后的浓度。
如果将压强在三段法中使用,起始是反应物的压强,而在转化过程中各物质的压强变化量是否与各物质的系数成比例呢?答案是肯定的,由理想气体状态方程可知:PV=nRT,体积、温度不变的情况下,压强与分子数目成比例,而分子数目的变化量与各物质的系数成比例,所以压强就与各物质的系数成比例,这就与浓度的变化量与各物质的系数成比例一致了。
举个例子,2018年全国卷I中的28题:
此题求的就是压强平衡常数Kp,必须要知道NO2和N2O4的分压,此时存在两个反应,一个反应是不可逆的、迅速完成的,另外一个反应是可逆的,这对这两个反应,利用两个三段法来求解:
2N2O5 == 4NO2+ O2,根据表格,直接将压强放入三段法中,
始:35.8Kpa 0 0
转:35.8Kpa 71.6Kpa 17.9Kpa
平: 0 71.6Kpa 17.9Kpa
4NO2 == 2N2O4
始:71.6Kpa
转: 2x Kpa x Kpa
平:71.6-2x x
因为最后总压强是63.1Kpa,所以71.6-2x+x+17.9=63.1
解得x=26.4Kpa
所以对于反应N2O4 == 2NO2的压强平衡常数为:
Kp=【NO2】的平方/【N2O4】=18.8*18.8/26.4=13.4
通过压强进入三段法,直接构成压强与系数的比例,该题就可快速准确解出。另外,类似的还有同温同压下的体积也可直接与系数成比例解出。
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