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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
一定温度下。$\rm Xe$与$\rm F_{2}$通入恒压容器中发生反应:①$\text{Xe}\left( \text{g} \right)+{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\qquad{{ {K}}_{\text{p1}}}$;②$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)+{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}\qquad{{ {K}}_{\text{p2}}}$;③$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)+{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{6}}}\qquad{{ {K}}_{\text{p3}}}$;不同投料比$\left[ {n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right){/n}\left( \text{Xe} \right) \right]$条件下,平衡时产物$\text{(Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}$、$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}$、$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{6}}}\text{)}$的物质的量分别如图所示。当${n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right){/n}\left( \text{Xe} \right)\gt \text{2}\text{.5}$时,认为$\text{Xe}$完全反应。已知$\rm a$、$\rm c$对应的$ {p}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)$分别为$\text{16\;\rm kPa}$和$\text{225\;\rm kPa}$。
下列说法正确的是$(\qquad)$
曲线$\\rm y$代表产物$\\text{Xe}{{\\text{F}}_{\\text{2}}}$的物质的量
","${{{K}}_{\\text{p2}}}\\lt {{{K}}_{\\text{p3}}}$
","当${n}\\left( \\text{Xe}{{\\text{F}}_{\\text{4}}} \\right)$最多时,$p\\left( \\text{F}_{\\text{2}}\\right)$约为$\\text{60\\;\\rm kPa}$
","当${n}\\left( \\text{Xe}{{\\text{F}}_{\\text{4}}} \\right)$最多时,若此时体系总压为$\\text{100\\;\\rm kPa}$,则初始投料比${n}\\left( {{\\text{F}}_{\\text{2}}} \\right):{n}\\left( \\text{Xe} \\right)\\text{=4}:\\text{1}$
"]由题干信息可知,当$\dfrac{{n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}{{n}\left( \text{Xe} \right)}\gt \text{2}\text{.5}$时,认为$\rm Xe$完全反应,即反应①已经完全进行,$\rm Xe(g)$完全反应,随着$\dfrac{{n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}{{n}\left( \text{Xe} \right)}$的增大,即$\rm F_{2}$的用量最多,反应②、③均正向移动,则$n\rm(XeF_{2})$逐渐减小,$n\rm(XeF_{4})$先增大后减小,$n\rm(XeF_{6})$逐渐增大,即$\rm x$代表$ n\rm(XeF_{6})$、$\rm y$代表$ n\rm(XeF_{4})$、$\rm z$代表$ n\rm(XeF_{2})$,据此分析解题。
$\rm A$.由分析可知,曲线$\rm y$代表产物$\rm XeF_{4}$的物质的量,$\rm A$错误;
$\rm B$.由题干图示信息结合分析可知,$\rm a$点$ n{\rm(XeF_{4})}=n\rm(XeF_{2})$,即${ p\rm(XeF_{4})}=p\rm(XeF_{2})$,则$ K_{\rm p2}=\dfrac{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}} \right)}{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}} \right){p}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{{p}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{\text{16}}\text{ kP}{{\text{a}}^{\text{-1}}}$,同理$\rm c$点$n{\rm(XeF_{4})}=n\rm(XeF_{6})$ ,即${ p\rm(XeF_{4})}=p(\rm XeF_{6})$,则$ K_{\rm p3}=\dfrac{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{6}} \right)}{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{4}} \right){p}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{{p}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{225}\text{ kP}{{\text{a}}^{\text{-1}}}$,故${{{K}}_{\text{p2}}}\gt {{{K}}_{\text{p3}}}$,$\rm B$错误;
$\rm C$.由题干信息可知,当$n\rm (XeF_{4})$最多时即图中$\rm b$点,此时$n{\rm (XeF_{2})}=n\rm (XeF_{6})$,结合$\rm B$项解析可知,反应$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)+2{{\text{F}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{6}}}\left( \text{g} \right)$的$ K_{\rm p}= \dfrac{1}{3600}\text{ kP}{{\text{a}}^{\text{-2}}}$,即$ K_{\rm p}=\dfrac{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{6}} \right)}{{p}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{2}} \right){{{p}}^{2}}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{{{{p}}^{2}}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{\text{1}}{3600}\text{ kP}{{\text{a}}^{\text{-2}}}$,故$ p\rm (F_{2})=60\;\rm kPa$,$\rm C$正确;
$\rm D$.结合$\rm C$项解析,$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}$达到最大值时${{\text{F}}_{2}}$的分压${p}\left( {{\text{F}}_{2}} \right)=60\;\rm kPa$,此时体系总压为$100\;\rm kPa$,则$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}$和$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}$、$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{6}}}$的总压为$\rm 40\;kPa$,此时$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{2}}}$和$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{6}}}$是$\rm 1: 1$,则二者的平均化学式为$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}$,可以看作只含$\text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}}$,则此时可看作${n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right):{n}\left( \text{Xe}{{\text{F}}_{\text{4}}} \right)=6:4$,依据元素守恒则起始投料比${n}\left( {{\text{F}}_{\text{2}}} \right):{n}\left( \text{Xe} \right)=(6+8):4=7:2$,$\rm D$错误。
故选:$\rm C$
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