高中 | 化学平衡常数 题目答案及解析

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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

硫代硫酸钠$\rm (N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}})$能与$\rm A{{g}^{+}}$形成稳定的配合物,阳极泥分银渣中的银$\rm ($主要以$\rm AgCl$$\rm Ag$形式存在$\rm )$可用$\rm N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}$溶液浸出回收。

基态$\rm S$原子价层电子的轨道表示式为                

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根据基态原子电子排布规则,硫$\rm (S)$原子序数为$\rm 16$,价层电子为$\rm 3{{s}^{2}}3{{p}^{4}}$,轨道表示式为:

实验室将$\rm 100\ g$含银$\rm 0.216\%$的分银渣置于$\rm 1\ L\ 0.1\ mol\cdot {{L}^{-1}}\ N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}$溶液中,通入$\rm {{O}_{2}}$,充分搅拌,主要发生如下反应。

反应Ⅰ:$\rm AgCl(s)+2{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}(aq)+C{{l}^{-}}(aq)$

反应Ⅱ:……

①已知:${\rm A{{g}^{+}}(aq)+C{{l}^{-}}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,AgCl(s)}\quad\Delta{{H}_{1}}$

${\rm A{{g}^{+}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)}\quad\Delta{{H}_{2}}$

${\rm {{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}(aq)}\quad\Delta{{H}_{3}}$

则反应Ⅰ的$\Delta H=$                

②反应Ⅱ中$\rm Ag$单质转化为$\rm {{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}$,该反应的离子方程式为                

③银浸出率与浸出时间的关系如图所示,$\rm 1\sim 3\ h$$\rm Ag$的平均溶解速率为                $\rm mol\cdot {{h}^{-1}}$

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$\\Delta H= \\Delta {{H}_{2}}+ \\Delta {{H}_{3}}- \\Delta {{H}_{1}}$$\\rm 4Ag+{{O}_{2}}+8{{S}_{2}}O_{3}^{2-}+2{{H}_{2}}O=4 [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}_{2}}{{ ] }^{3-}}+4O{{H}^{-}}$$\\rm 4\\times 1{{0}^{-5}}$

"]]

①根据盖斯定律,$\Delta H= \Delta{{H}_{2}}+ \Delta{{H}_{3}}- \Delta{{H}_{1}}$

$\rm Ag$单质被$\rm {{O}_{2}}$氧化,在$\rm N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}$溶液中形成$\rm {{[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}_{2}}]}^{3-}}$,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式$\rm 4Ag+{{O}_{2}}+8{{S}_{2}}O_{3}^{2-}+2{{H}_{2}}O=4 [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}_{2}}{{]}^{3-}}+4O{{H}^{-}}$

$\rm 100\ g$含银$\rm 0.216\%$的分银渣中$n{\rm (Ag)}=\rm \dfrac{100\ g\times 0.216 \%}{108\ g/mol}=2\times 1{{0}^{-4}}\ mol$$\rm 1-3\ h$内银浸出率从$\rm 48\%$变为$\rm 74\%$,溶解的$n{\rm (Ag)}=2\times 1{{0}^{-4}}\ \rm mol\times (74 \% -48 \% )=5.2\times 1{{0}^{-5}}\ mol$,平均溶解速率$v=\dfrac{5.2\times 1{{0}^{-5}}\ \rm mol}{(3-1)\ \rm h}=4\times 1{{0}^{-5}}\ \rm mol\cdot {{h}^{-1}}$

常温下,向$\rm 0.1\ mol\cdot {{L}^{-1}}\ AgN{{O}_{3}}$溶液中滴加$\rm N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}$溶液,存在多个平衡,本题条件下仅需考虑如下平衡:

${\rm .A{{g}^{+}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)}\quad{{K}_{1}}=6.6\times {{10}^{8}}$

${\rm .{{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}(aq)}\quad{{K}_{2}}=2.9\times {{10}^{4}}$

下列有关说法中,正确的有                  $\rm ($填字母$\rm )$

$\rm A$.加少量水稀释,重新平衡后溶液中离子总数增加

$\rm B$.随$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$增大,反应ⅰ平衡正向移动,$c\rm \left\{ {{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}} \right\}$始终增大

$\rm C$.随$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$增大,平衡时$\dfrac{c\rm \left\{ {{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}} \right\}}{c{\rm (A{{g}^{+}})}\cdot c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}}$始终增大

$\rm D$.加入少量稀硝酸,反应ⅰ和ⅱ的平衡均不移动

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$\\rm AC$

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$\rm A$.加少量水稀释,平衡向离子数增多的方向移动$\rm ($反应向生成更多离子的方向移动$\rm )$,离子总数增加,$\rm A$正确。

$\rm B$.随$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$增大,反应$\rm i$平衡正向移动,但$c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{]}^{-}})$受多种因素影响,当$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$增大到一定程度,$c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{]}^{-}})$可能减小,$\rm B$错误。

$\rm C$$\dfrac{c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}}_{2}}{{]}^{3-}})}{c{\rm (A{{g}^{+}})}\cdot c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}}={{K}_{1}}\times {{K}_{2}}$,温度不变,平衡常数不变,随$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$增大,平衡时该比值始终增大,$\rm C$正确。

$\rm D$.加入少量稀硝酸,硝酸具有氧化性,能氧化$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$,反应$\rm i$$\rm ii$的平衡均会移动,$\rm D$错误。

已知常温下含$\rm A{{g}^{+}}$$\rm {{S}_{2}}O_{3}^{2-}$的混合溶液中,平衡时$\rm A{{g}^{+}}$$\rm {{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}$$\rm {{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}$的物质的量分数$\rm \delta(X)$$\lg c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$的变化如图所示。

其中溶液中$c{\rm (X)}={{c}_{总}}\cdot \delta\rm (X)$$\delta{\rm (X)}=\dfrac{c{\rm (X)}}{c{\rm (A{{g}^{+}})}+c{\rm \left\{ {{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}} \right\}}+c\rm \left\{ {{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}} \right\}}$

$\rm M$点溶液中$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}=$                $\rm {mol} \cdot {L}^{-1}($结果保留$\rm 2$位有效数字,下同$\rm )$

②常温下,向$\rm 1\ L$某浓度的$\rm N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}$溶液中加入一定量$\rm AgCl$固体$\rm ($忽略溶液体积的变化$\rm )$,平衡后测得溶液中$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}={{10}^{a}}\ \rm mol\cdot {{L}^{-1}}$。计算此时溶解$\rm AgCl$的物质的量为                $\rm \ mol$$\rm (\sqrt{2}\approx 1.4$${{K}_{\rm sp}}\rm (AgCl)=1.8\times {{10}^{-10}})$

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$\\rm 1.0\\times 1{{0}^{-5}}$$\\rm 1.4\\times 1{{0}^{-3}}$

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$\rm M$$\rm A{{g}^{+}}$$\rm {{ [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) ] }^{-}}$物质的量分数相等,即$c{\rm (A{{g}^{+}})}=c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{ ] }^{-}})$,由${{K}_{1}}=\dfrac{c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{ ] }^{-}})}{c{\rm (A{{g}^{+}})}\cdot c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}}=6.6\times 1{{0}^{8}}$,可得$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}=\dfrac{1}{{{K}_{1}}}=1.0\times 1{{0}^{-5}}\rm \ mol/L$

②设溶解$\rm AgCl$的物质的量为$x\ \rm mol$$c{\rm (C{{l}^{-}})}=x\ \rm mol/L$${{K}_{\rm sp}}{\rm (AgCl)}=c{\rm (A{{g}^{+}})}\cdot c{\rm (C{{l}^{-}})}=1.8\times 1{{0}^{-10}}$$c{\rm (A{{g}^{+}})}=\dfrac{1.8\times 1{{0}^{-10}}}{x}$,由${{K}_{1}}=\dfrac{c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{]}^{-}})}{c{\rm (A{{g}^{+}})}\cdot c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}}$${{K}_{2}}=\dfrac{c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}}_{2}}{{]}^{3-}})}{c{\rm ( [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}})}{{]}^{-}})\cdot c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}}$,结合物料守恒和平衡关系,$c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}=1{{0}^{a}}\rm \ mol/L$,联立可得$x=1.4\times 1{{0}^{-3}}\ \rm mol$

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