Question

大学无机化学，求教

在300K时，100KPa,测的NO2和N2O4混合气体达到平衡时的密度为3.12g.dm-3试求该温度下的标准平衡常数

Answer 1

1、先把题目问的东西转化成化学语言：相当于问以下反应
2【Cu(NH3)2】+ = 【Cu(NH3)4 】2+ + Cu
的进行方向，若向右，则Cu+不能在氨水中存在，反之则可以存在。

2、思考如何判断这个反应的进行方向呢？只要算出它的平衡常数K便可。利用叠加原理将方程式拆开：
2【Cu(NH3)2】+ = 2Cu+ + 4NH3 设平衡常数为K1
Cu2+ + 4NH3 =【Cu(NH3)4 】2+ 设平衡常数为K2
2Cu+ = Cu2+ + Cu 设平衡常数为K3
叠加这三个方程式得原反应，故K=K1K2K3。下面的任务就变成分别计算K1 K2 K3了。
第一个反应是【Cu(NH3)2】+解离反应的二倍，故K1=[1/K稳【Cu(NH3)2】+]^2=[1/10^10.86]^2=1.905*10^-22
第二个反应是 【Cu(NH3)4 】2+的生成反应，故K2就等于K稳 【Cu(NH3)4 】2+，即K2=10^13.32=2.089*10^13。
第三个反应是Cu+的歧化反应，这个反应相当于Cu+作为氧化剂把自己氧化了，故E=φCu+/Cu-φCu2+/Cu+，φCu+/Cu=0.52V，但φCu2+/Cu+不知道怎么办？要利用题目给出的电极电势来计算。利用电势图就能求出Cu2+/Cu+的标准电极电势：
Cu2+ ------待求量X-------Cu+-------0.52V----------Cu
|--------------------------0.34V---------------------------|
X+0.52=0.34*2 解得: X=0.16 V。
OK了，所以E=0.52-0.16=0.36 V
由热力学ΔG=-RTlnK3=-nFE得：
K3=e^[nFE/RT]=1.226*10^6（假设温度T=298 K）

3、所以K=K1K2K3=1.905*10^-22*2.089*10^13*1.226*10^6=4.88*10^-3。OK现在可以讨论了，这个K值是不太大的，说明我们一开始说的那个反应并不明显的向右进行，所以【Cu(NH3)2】+是可以稳定存在的。

Answer 2

根据PV=nRT变换得到：PM＝DRT，D为密度，M为摩尔质量
M＝DRT/P=1000*3.12*8.31*300/10^5=77.8g/mol 乘1000，是把体积单位由升变成立方米
混合气体的浓度＝3.12/77.8=0.04mol/L

设NO2的体积分数为X，则N2O4的体积分数为1－X
46X＋92（1－X）＝77.8
X＝0.31
1－X＝0.69
c(NO2)=0.04*0.31=0.0124mol/L
c(N2O4)=0.04*0.69=0.0276mol/L
K=0.0276/(0.0124)^2=179.5

追问

答案是7.18。。。。。

Answer 3

楼上是对的，不过题目要的是标准平衡常数，即P(N2O4)/(P^2(NO2)*P0)=0.69/0.31^2=7.18

追问

为什么不用浓度计算，？

追答

这是标准平衡常数的规定，对于气体就是用分压算，液体用浓度算。