高考中,平衡常數是考查的一個重點,對應的方法就是三段法,只要知道平衡常數K、某一種物質的平衡濃度c、轉化率中的任何一個量,就可以根據三段法求出另外兩個量,所以三段法在解決類似問題時必不可少,而且非常好用。
? ? 但此處的平衡常數K往往指濃度平衡常數,而高考基于核心素養的考查,現在越來越喜歡考壓強平衡常數,既然三段法如此好用,求壓強平衡常數時能否用三段法呢?
? ? 我們首先深入理解三段法為何如此好用,三段法的核心是起始、轉化、平衡。起始往往已知,即便未知我們也可以根據量的關系設上某個未知數,這個未知數一定在最后可以約去。轉化與方程式中各物質的系數成比例,所以此時轉化率就可派上用場。平衡就代表了反應到最后的濃度。
? ? 如果將壓強在三段法中使用,起始是反應物的壓強,而在轉化過程中各物質的壓強變化量是否與各物質的系數成比例呢?答案是肯定的,由理想氣體狀態方程可知:PV=nRT,體積、溫度不變的情況下,壓強與分子數目成比例,而分子數目的變化量與各物質的系數成比例,所以壓強就與各物質的系數成比例,這就與濃度的變化量與各物質的系數成比例一致了。
? ? 舉個例子,2018年全國卷I中的28題:
? ? 此題求的就是壓強平衡常數Kp,必須要知道NO2和N2O4的分壓,此時存在兩個反應,一個反應是不可逆的、迅速完成的,另外一個反應是可逆的,這對這兩個反應,利用兩個三段法來求解:
? ? ? 2N2O5 == 4NO2+ O2,根據表格,直接將壓強放入三段法中,
? 始:35.8Kpa? ? ? 0? ? ? ? 0
? 轉:35.8Kpa? 71.6Kpa? 17.9Kpa
? 平:? 0? ? ? ? 71.6Kpa? 17.9Kpa
? ? ? 4NO2 == 2N2O4
? 始:71.6Kpa
? 轉: 2x Kpa? x Kpa
? 平:71.6-2x? ? x
? 因為最后總壓強是63.1Kpa,所以71.6-2x+x+17.9=63.1
? 解得x=26.4Kpa
? 所以對于反應N2O4 == 2NO2的壓強平衡常數為:
? Kp=【NO2】的平方/【N2O4】=18.8*18.8/26.4=13.4
? 通過壓強進入三段法,直接構成壓強與系數的比例,該題就可快速準確解出。另外,類似的還有同溫同壓下的體積也可直接與系數成比例解出。