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高中 | 化学平衡常数题目答案及解析如下,仅供参考!
选修四
第二章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学平衡
化学平衡常数
用$\rm H_{2}O_{2}$、$\rm KI$ 和洗洁精可完成“大象牙膏”实验$\rm ($短时间内产生大量泡沫$\rm )$,某同学依据文献资料对该实验进行探究。
资料$\rm 1$:$\rm KI$ 在该反应中的作用:$\rm H_{2}O_{2}\rm +\rm I^{- }\rm =\rm H_{2}O+\rm IO^{- }$ ;$\rm H_{2}O_{2}\rm +\rm IO^{- }\rm =\rm H_{2}O+\rm O_{2}↑+\rm I^{- }$ 。总反应的化学方程式是 。
$\\rm 2H_{2}O_{2}\\begin{array}{*{20}{c}}{\\underline{\\underline {\\text{KI}}} }\\\\{}\\end{array}2H_{2}O+O_{2}\\uparrow $
"]]将两方程式相加即可得总反应方程式为$\rm 2H_{2}O_{2}\begin{array}{*{20}{c}}{\underline{\underline {\text{KI}}} }\\{}\end{array}2H_{2}O+O_{2}\uparrow $。
资料 $\rm 2$:$\rm H_{2}O_{2}$ 分解反应过程中能量变化如图所示,其中①有 $\rm KI$ 加入,②无 $\rm KI$ 加入。下列 判断正确的是 $\rm ($填字母$\rm )$。
$\rm a$.加入$\rm KI$ 后改变了反应的路径
$\rm b$.加入$\rm KI$ 后改变了总反应的能量变化
$\rm c$.$\rm H_{2}O_{2}\rm +\rm I^{- }\rm =\rm H_{2}O+\rm IO^{- }$ 是放热反应
$\\rm a$
"]]$\rm a$.加入$\rm KI$后,一步反应分为两步进行,改变了反应的路径,故$\rm a$项正确;
$\rm b$.由图可知,加入$\rm KI$没有改变反应物的能量与生成物的能量,因此总反应的能量没有变化,故$\rm b$项错误;
$\rm c$.由图可知,第一个抛物线为反应$\rm H_{2}O_{2}+I^{-}=H_{2}O+IO^{-}$,生成物的能量大于反应物的能量,因此该反应吸热,故$\rm c$项错误;
综上所述,本题正确答案为$\rm a$。
实验中发现,$\rm H_{2}O_{2}$与 $\rm KI$ 溶液混合后,产生大量气泡,溶液颜色变黄。再加入 $\rm CCl_{4}$,振荡、静置,气泡明显减少。
资料 $\rm 3$:$\rm I_{2}$ 也可催化$\rm H_{2}O_{2}$的分解反应。
① 加$\rm CCl_{4}$ 并振荡、静置后还可观察到 ,说明有 $\rm I_{2}$ 生成。
② 气泡明显减少的原因可能是:ⅰ。$\rm H_{2}O_{2}$ 浓度降低;ⅱ。 。以下对照实验说明ⅰ不是主要原因:向$\rm H_{2}O_{2}$溶液中加入 $\rm KI$ 溶液,待溶液变黄后,分成两等份于$\rm A$、$\rm B$ 两试管中。$\rm A$ 试管加入 $\rm CCl_{4}$,$\rm B$ 试管不加$\rm CCl_{4}$,分别振荡、静置。观察到的现象是 。
下层溶液呈紫红色;在水溶液中$\\rm I_{2}$的浓度降低;$\\rm B$试管中产生气泡速率没有明显减小
"]]①加$\rm CCl_{4}$并振荡、静置后观察到下层溶液呈紫红色,说明有$\rm I_{2}$生成;
②气泡明显减少的原因还可能在水溶液中$\rm I_{2}$的浓度降低。作为对照,向$\rm H_{2}O_{2}$溶液中加入$\rm KI$溶液,待溶液变黄后,分成两等份于$\rm A$、$\rm B$两试管中。$\rm A$试管加入$\rm CCl_{4}$,$\rm B$试管不加$\rm CCl_{4}$,分别振荡、静置,若$\rm A$试管中产生气泡明显变少,而$\rm B$试管中产生气泡速率没有明显减小则可说明$\rm i$不是主要原因。
资料 $\rm 4$:${{\text{I}}^{-}}+{{\text{I}}_{\text{2}}}\rightleftharpoons \text{I}_{3}^{-}\qquad K= 640$。
为了探究体系中含碘微粒的存在形式,进行实验:向 $\rm 20\;\rm mL$ 一定浓度的$\rm H_{2}O_{2}$溶液中加入$\rm 10\;\rm mL\;\rm 0.10\;\rm mol·L^{-1}\;\rm KI$ 溶液,达平衡后,相关微粒浓度如下:
微粒 | $\mathrm{I}^{-}$ | ${{\text{I}}_{\text{2}}}$ | $\text{I}_{3}^{-}$ |
浓度$\rm (mol·L^{-1})$ | $\rm 2.5\times 10^{-3}$ | $a$ | $\rm 4.0\times 10^{-3}$ |
① $a =$ 。
② 该平衡体系中除了含有${{\text{I}}_{\text{2}}}$、$\text{I}_{3}^{-}$和$\mathrm{I}^{-}$外,一定还含有其他含碘微粒,理由是 。
$\\rm 2.5\\times 10^{-3}$;${ 2c\\rm(I_{2})}+c{\\rm(I^{-})}+3c(\\text{I}_{3}^{-}\\rm )=0.0195\\;\\rm mol/L\\lt 0.033\\;\\rm mol/L$
"]]①由反应的平衡常数有$ K= \dfrac{4.0\times {{10}^{-3}}}{2.5\times {{10}^{-3}}\times {a}}\rm =640$,解得$a=2.5\times 10^{-3}$。
②总的碘元素浓度为$\dfrac{10\times {{10}^{-3}}\text{ L}\times \text{0}\text{.1 mol/L}}{\left( 10+20 \right)\times {{10}^{-3}}\text{ L}}=\text{0}\text{.033 mol/L}$,${{\text{I}}_{\text{2}}}$、$\text{I}_{3}^{-}$和$\mathrm{I}^{-}$中所含碘元素浓度之和为${ 2c\rm(I_{2})}+c{\rm(I^{-})}+3c(\text{I}_{3}^{-}\rm )=0.0195\;\rm mol/L\lt 0.033\;\rm mol/L$,因此溶液一定还含有其他含碘微粒。
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