题目
4.已知下列反应在1362K时的标准平衡常数:-|||-① _(2)(g)+dfrac (1)(2)(S)_(2)(g)leftharpoons (H)_(2)S(g) _(1)^theta =0.80-|||-② (H)_(2)(g)+S(O)_(2)(g)leftharpoons (H)_(2)S(g)+2(H)_(2)O(g) ; _(2)^theta =1.8times (10)^4-|||-计算反应 (H)_(2)(g)+2S(O)_(2)(g)leftharpoons (S)_(2)(g)+4(H)_(2)O(g) 在1362K时的标准平衡常数 ^theta 。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定目标反应的平衡常数表达式
目标反应为 $4{H}_{2}(g)+2S{O}_{2}(g)\rightleftharpoons {S}_{2}(g)+4{H}_{2}O(g)$，其标准平衡常数 ${K}^{\theta }$ 可以表示为：
${K}^{\theta }=\frac{{[H_2O]}^4}{{[H_2]}^4{[SO_2]}^2{[S_2]}}$
步骤 2：利用已知反应的平衡常数表达式
已知反应① ${H}_{2}(g)+\dfrac {1}{2}{S}_{2}(g)\rightleftharpoons {H}_{2}S(g)$ 的标准平衡常数 ${K}_{1}^{\theta }=0.80$，其平衡常数表达式为：
${K}_{1}^{\theta }=\frac{{[H_2S]}}{{[H_2]}{[S_2]}^{1/2}}$
已知反应② $3{H}_{2}(g)+S{O}_{2}(g)\rightleftharpoons {H}_{2}S(g)+2{H}_{2}O(g)$ 的标准平衡常数 ${K}_{2}^{\theta }=1.8\times {10}^{4}$，其平衡常数表达式为：
${K}_{2}^{\theta }=\frac{{[H_2S][H_2O]}^2}{{[H_2]}^3{[SO_2]}}$
步骤 3：通过已知反应的平衡常数表达式推导目标反应的平衡常数表达式
将已知反应①和②的平衡常数表达式相乘，得到：
${K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }=\frac{{[H_2S]}^2{[H_2O]}^2}{{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}}$
将目标反应的平衡常数表达式与上述表达式进行对比，可以发现：
${K}^{\theta }=\frac{{[H_2O]}^4}{{[H_2]}^4{[SO_2]}^2{[S_2]}}=\frac{{K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }}{{[H_2S]}^2{[H_2O]}^2{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}}$
由于 ${K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }$ 已知，且 ${[H_2S]}^2{[H_2O]}^2{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}$ 为常数，因此可以计算出 ${K}^{\theta }$ 的值。
目标反应为 $4{H}_{2}(g)+2S{O}_{2}(g)\rightleftharpoons {S}_{2}(g)+4{H}_{2}O(g)$，其标准平衡常数 ${K}^{\theta }$ 可以表示为：
${K}^{\theta }=\frac{{[H_2O]}^4}{{[H_2]}^4{[SO_2]}^2{[S_2]}}$
步骤 2：利用已知反应的平衡常数表达式
已知反应① ${H}_{2}(g)+\dfrac {1}{2}{S}_{2}(g)\rightleftharpoons {H}_{2}S(g)$ 的标准平衡常数 ${K}_{1}^{\theta }=0.80$，其平衡常数表达式为：
${K}_{1}^{\theta }=\frac{{[H_2S]}}{{[H_2]}{[S_2]}^{1/2}}$
已知反应② $3{H}_{2}(g)+S{O}_{2}(g)\rightleftharpoons {H}_{2}S(g)+2{H}_{2}O(g)$ 的标准平衡常数 ${K}_{2}^{\theta }=1.8\times {10}^{4}$，其平衡常数表达式为：
${K}_{2}^{\theta }=\frac{{[H_2S][H_2O]}^2}{{[H_2]}^3{[SO_2]}}$
步骤 3：通过已知反应的平衡常数表达式推导目标反应的平衡常数表达式
将已知反应①和②的平衡常数表达式相乘，得到：
${K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }=\frac{{[H_2S]}^2{[H_2O]}^2}{{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}}$
将目标反应的平衡常数表达式与上述表达式进行对比，可以发现：
${K}^{\theta }=\frac{{[H_2O]}^4}{{[H_2]}^4{[SO_2]}^2{[S_2]}}=\frac{{K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }}{{[H_2S]}^2{[H_2O]}^2{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}}$
由于 ${K}_{1}^{\theta }{K}_{2}^{\theta }$ 已知，且 ${[H_2S]}^2{[H_2O]}^2{[H_2]}^4{[S_2]}^{1/2}{[SO_2]}$ 为常数，因此可以计算出 ${K}^{\theta }$ 的值。