Question

2018高考化学全国一卷28题第（2）小题④问解析

Answer 1

设平衡时（即对应表格中t=无穷，N2O5完全分解），N2O4的分压为x kPa，NO2的分压为y kPa，O2的分压为z kPa
1）首先明确对于题目要求的反应N2O4 <-> 2NO2的平衡常数应表达为y^2/x。我们要做的就是找到x和y的值。而未知数有三个，故需要三个方程来联立求解。
2）列方程：
第一个方程最好找，从表格中我们知道此时平衡时容器内总压是63.1 kPa，故可据此列出方程1: x+y+z=63.1
第二个方程考虑N元素守恒。一开始反应时（即t=0），容器内充有35.8 kPa N2O5，即有35.8*2=71.6 kPa的N元素。反应结束后，只有N2O4和NO2中有N元素，且每1 kPa N2O4含N 2 kPa，每1 kPa NO2含N 1 kPa，据此，可以得到第二个方程：
2x+y=71.6
第三个方程从产物相互关系中找。我们发现，在产物中，（NO2+N2O4）和O2的分压应该是有一定关系的。假设把所有N2O4都反转为NO2（即不考虑平衡的存在），则NO2的分压比上氧气的分压恒为4（从题干中N2O5分解方程看出）。此时我们已设N2O4有x kPa，这些N2O4实际是从NO2二聚而来。当把这些N2O4全部转回NO2时应有2x kPa（每1 kPa的N2O4是有2 kPa NO2转化而来）。那么此时NO2实际共有2x+y kPa，根据上述分析，我们有第三个方程：
2x+y=4z
3）联立第二步列出的三个方程，求得x=26.4 kPa，y=18.8 kPa, 所以平衡常数=18.8*18.8/26.4 约等于13.4 （kPa）。得解！
本问计算稍微麻烦点，但难点在列出三个方程上。