一定温度下,将纯NH4HS(s)置于抽空的容器中发生分解,NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g),测得平衡时体系总压力为pθ,则标准平衡常数为( )A. 1/4 pθB. 1/4C. 1/2(pθ)2D. 1/4(pθ)2
A. 1/4 pθ
B. 1/4
C. 1/2(pθ)2
D. 1/4(pθ)2
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查化学平衡常数的计算,特别是涉及固体分解生成气体的反应。关键在于正确写出平衡常数表达式,并处理分压与总压的关系。
解题核心思路:
- 固体活度恒定:固体的浓度视为常数,不参与平衡常数的表达式。
- 分压关系:分解生成的两种气体物质的量相等,分压相等,总压为两者分压之和。
- 平衡常数形式:标准平衡常数需以分压比(分压除以标准压力$p_\theta$)的形式计算。
破题关键点:
- 明确平衡常数仅包含气体产物的分压比。
- 根据总压推导各气体分压,代入平衡常数表达式。
反应分析
反应式为:
$\text{NH}_4\text{HS(s)} \rightleftharpoons \text{NH}_3\text{(g)} + \text{H}_2\text{S(g)}$
- 固体分解:NH₄HS为纯固体,其活度为1,不参与平衡常数表达式。
- 气体生成:每分解1 mol固体,生成1 mol NH₃和1 mol H₂S,总物质的量为2 mol。
分压计算
设平衡时NH₃和H₂S的分压均为$p$,则总压为:
$p_{\text{总}} = p_{\text{NH}_3} + p_{\text{H}_2\text{S}} = p + p = 2p.$
已知总压$p_{\text{总}} = p_\theta$,得:
$p = \frac{p_\theta}{2}.$
平衡常数表达式
标准平衡常数$K_\theta$的表达式为:
$K_\theta = \left( \frac{p_{\text{NH}_3}}{p_\theta} \right) \left( \frac{p_{\text{H}_2\text{S}}}{p_\theta} \right).$
代入分压$p = \frac{p_\theta}{2}$:
$K_\theta = \left( \frac{\frac{p_\theta}{2}}{p_\theta} \right) \left( \frac{\frac{p_\theta}{2}}{p_\theta} \right) = \left( \frac{1}{2} \right) \left( \frac{1}{2} \right) = \frac{1}{4}.$