高中 | 化学平衡常数 题目答案及解析

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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

甘氨酸$\left( {{\text{H}}_{2}}\text{NC}{{\text{H}}_{2}}\text{COOH} \right)$是人体必需氨基酸之一,在晶体和水溶液中主要以偶极离子$\left( {{\text{H}}_{3}}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}} \right)$ 的形式存在。其在水溶液中存在如下平衡:

当调节溶液的 $\text{pH}$ 使甘氨酸所带正负电荷正好相等时,此时溶液的 $\text{pH}$ 即为甘氨酸的等电点,已知甘氨酸的等电点为 $\rm 5.97$。在 $25\ {}^\circ \text{C}$ 时,向一定浓度的甘氨酸盐酸盐溶液中滴加 $\text{NaOH}$ 溶液,实验测得 ${{\text{R}}^{+}}$${{\text{R}}^{+-}}$${{\text{R}}^{-}}$ 的分布分数$\left[如 \delta \left( {{\text{R}}^{+}} \right)=\dfrac{c\left( {{\text{R}}^{+}} \right)}{c\left( {{\text{R}}^{+}} \right)+c\left( {{\text{R}}^{+-}} \right)+c\left( {{\text{R}}^{-}} \right)} \right]$与溶液 $\text{pH}$ 关系如图。下列说法错误的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

曲线 $\\text{c}$代表$\\text{N}{{\\text{H}}_{2}}\\text{C}{{\\text{H}}_{2}}\\text{CO}{{\\text{O}}^{-}}$

","

等电点时,${{\\text{R}}^{+-}}、{{\\text{R}}^{+}}\\ {{\\text{R}}^{-}}$的数量关系是${{\\text{R}}^{+}}={{\\text{R}}^{+-}}={{\\text{R}}^{-}}$

","

${{\\text{H}}_{3}}\\ {{\\text{N}}^{+}}\\text{C}{{\\text{H}}_{2}}\\text{CO}{{\\text{O}}^{-}}+{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}\\rightleftharpoons {{\\text{H}}_{3}}\\ {{\\text{N}}^{+}}\\text{C}{{\\text{H}}_{2}}\\text{COOH}+\\text{O}{{\\text{H}}^{-}}$的平衡常数$K={{10}^{-11.65}}$

","

$\\text{pH}\\gt 9.78$时,溶液中存在$c\\left( {{\\text{R}}^{+}} \\right)+c\\left( {{\\text{H}}^{+}} \\right)\\lt c\\left( {{\\text{R}}^{-}} \\right)+c\\left( \\text{O}{{\\text{H}}^{-}} \\right)$

"]
[["B"]]

甘氨酸中含有氨基和羧基,氨基显碱性,羧基显酸性,在酸性条件下,存在的形式为${{\text{H}}_{3}}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{COOH}$,随着$\text{pH}$增大,逐步转化成${{\text{H}}_{3}}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}}$,最终转化成 $\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}}$,从而确定曲线$\text{a}$代表${{\text{H}}_{3}}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{COOH}$,曲线$\operatorname{b}$代表为 ${{\text{H}}_{3}}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}}$,曲线$\operatorname{c}$代表$\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}}$

$\rm A$.据上述分析曲线 $\operatorname{c}$ 代表$\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}}$$\operatorname{A}$正确;

$\rm B$.等电点是甘氨酸所带正负电荷正好相等,因此${{\text{R}}^{+}}={{\text{R}}^{-}}$,甘氨酸等电点为 $\rm 5.97$,根据图像可知,${{\text{R}}^{+-}}\gt {{\text{R}}^{+}}={{\text{R}}^{-}}$$\operatorname{B}$错误;

$\rm C$.取$\operatorname{M}$点坐标$\rm (2.35$$\rm 0.50)$,此时$c\left( {{\text{H}}_{3}}\,{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{CO}{{\text{O}}^{-}} \right)=c\left( {{\text{H}}_{3}}\,{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{COOH} \right)$,因此有$K=c\left( \text{O}{{\text{H}}^{-}} \right)=\dfrac{{{K}_{\text{w}}}}{c\left( {{\text{H}}^{+}} \right)}=\dfrac{{{10}^{-14}}}{{{10}^{-2.35}}}={{10}^{-11.65}}$$\text{C}$正确;

$\rm D$$\text{pH}\gt 9.78$对应溶液是向甘氨酸溶液中加入了 $\text{NaOH}$ 溶液,溶液中存在电荷守恒:$c\left( {{\text{R}}^{+}} \right)+c\left( {{\text{H}}^{+}} \right)+c\left( \text{N}{{\text{a}}^{+}} \right)=c\left( {{\text{R}}^{-}} \right)+c\left( \text{O}{{\text{H}}^{-}} \right)$,所以$c\left( {{\text{R}}^{+}} \right)+c\left( {{\text{H}}^{+}} \right)\lt c\left( {{\text{R}}^{-}} \right)+c\left( \text{O}{{\text{H}}^{-}} \right)$$\text{D}$正确;

故选:$\rm B$

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