2-11 已知下列反应在298.15 K的平衡常数,计算反应 2CO(g)-|||-(s)+2C(O)_(2)(g) 在298.15K时的平衡常数K。-|||-(1) (O)_(2)(s)+2(H)_(2)(g)leftharpoons 2(H)_(2)O(g)+Sn(s) _(1)^theta =21-|||-(2) _(2)O(g)+CO(g)leftharpoons (H)_(2)(g)+C(O)_(2)(g) _(2)^theta =0.034

题目解答
答案

解析
本题主要考察利用已知反应的平衡常数计算目标反应的平衡常数,核心思路是通过对已知反应进行线性组合得到目标反应,再根据平衡常数的运算规则(反应反应相加则平衡常数相乘,反应乘以系数则则平衡常数开对应次方)计算目标反应的平衡常数。
步骤1:写出目标反应及已知反应
目标反应:$2\text{CO}(g) + \text{SnO}_2(s) \rightleftharpoons \text{Sn}(s) + 2\text{CO}_2(g)$(注:题目中目标反应可能漏写$\text{SnO}_2$,根据已知反应推导应为此式)
已知反应:
(1) $\text{SnO}_2(s) + 2\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{H}_2\text{O}(g) + \text{Sn}(s)$,$K_1^\theta=21$
(2) $\text{H}_2\text{O}(g) + \text{CO}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{CO}_2(g)$,$K_2^\theta=0.034$
步骤2:组合已知反应得到目标反应
- 反应(1) 保持不变:提供$\text{SnO}_2(s)$和$\text{Sn}(s)$。
- 反应(2) 乘以2:$2\text{H}_2\text{O}(g) + 2\text{CO}(g) \rightleftharpoons 2\text{H}_2(g) + 2\text{CO}_2(g)$,平衡常数变为$(K_2^\theta)^2$。
相加(1)+2×(2):
左边:$\text{SnO}_2(s) + 2\text{H}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(g) + 2\text{CO}(g)$
右边:$2\text{H}_2\text{O}(g) + \text{Sn}(s) +\text{H}_2(g) + 2\text{CO}_2(g)$
消去相同物质后得目标反应:$\text{SnO}_2(s) + 2\text{CO}(g) \rightleftharpoons \text{Sn}(s) + 2\text{CO}_2(g)$
步骤3:计算目标反应的平衡常数
根据平衡常数运算规则:
$K^\theta = K_1^\theta \times (K_2^\theta)^2$
代入数据:
$K^\theta=21 \times (0.034)^2=21 \times 0.001156=0.024276\approx0.02$