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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$\rm AgCl$和$\rm Ag$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 。
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,$\rm 1\sim 3\ h$内$\rm Ag$的平均溶解速率为 $\rm mol\cdot {{h}^{-1}}$。
$\\Delta H= \\Delta {{H}_{2}}+ \\Delta {{H}_{3}}- \\Delta {{H}_{1}}$;$\\rm 4Ag+{{O}_{2}}+8{{S}_{2}}O_{3}^{2-}+2{{H}_{2}}O=4 [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}_{2}}{{ ] }^{3-}}+4O{{H}^{-}}$;$\\rm 4\\times 1{{0}^{-5}}$
"]]①根据盖斯定律,$\Delta H= \Delta{{H}_{2}}+ \Delta{{H}_{3}}- \Delta{{H}_{1}}$。
②$\rm Ag$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$\rm 4Ag+{{O}_{2}}+8{{S}_{2}}O_{3}^{2-}+2{{H}_{2}}O=4 [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}{{)}_{2}}{{]}^{3-}}+4O{{H}^{-}}$。
③$\rm 100\ g$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:
ⅰ${\rm .A{{g}^{+}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)}\quad{{K}_{1}}=6.6\times {{10}^{8}}$
ⅱ${\rm .{{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}}(aq)+{{S}_{2}}O_{3}^{2-}(aq)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,{{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}}(aq)}\quad{{K}_{2}}=2.9\times {{10}^{4}}$
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
$\\rm AC$
"]]$\rm A$.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$\rm i$和$\rm ii$的平衡均会移动,$\rm D$错误。
已知常温下含$\rm A{{g}^{+}}$和$\rm {{S}_{2}}O_{3}^{2-}$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$\rm \delta(X)$随$\lg c{\rm ({{S}_{2}}O_{3}^{2-})}$的变化如图所示。
其中溶液中$c{\rm (X)}={{c}_{总}}\cdot \delta\rm (X)$,$\delta{\rm (X)}=\dfrac{c{\rm (X)}}{c{\rm (A{{g}^{+}})}+c{\rm \left\{ {{\left[ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) \right]}^{-}} \right\}}+c\rm \left\{ {{\left[ Ag{{({{S}_{2}}{{O}_{3}})}_{2}} \right]}^{3-}} \right\}}$。
①$\rm M$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 $\rm \ mol$。$\rm (\sqrt{2}\approx 1.4$,${{K}_{\rm sp}}\rm (AgCl)=1.8\times {{10}^{-10}})$
$\\rm 1.0\\times 1{{0}^{-5}}$;$\\rm 1.4\\times 1{{0}^{-3}}$
"]]①$\rm M$点$\rm A{{g}^{+}}$和$\rm {{ [ Ag({{S}_{2}}{{O}_{3}}) ] }^{-}}$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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