题目内容

13．已知A（g）+B（g）?C （g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如表：
温度/°C70080083010001200
平衡常数1.71.11.00.60.4
回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，△H＜0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830°C时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1，则6s时c（A）=0.022mol•L-1，C的物质的量为0.09mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为80%
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为c（填正确选项前的字母）；
a．压强不随时间改变           b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时间改变           d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200°C时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为2.5．

分析 （1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应；
（2）根据△c=v△t计算△c（A），A的起始浓度-△c（A）=6s时c（A）；
根据△n=△cV计算△n（A），再根据方程式计算C的物质的量；
设平衡时A的浓度变化量为x，利用三段式表示平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数列方程计算x的值，再根据转化率定义计算；
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变；
（3）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数．

解答 解：（1）可逆反应A（g）+B（g）?C（g）+D（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，
由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0，
故答案为：$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$；＜；
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1，则6s内△c（A）=0.003mol•L-1•s-1×6s=0.018mol/L，A的起始浓度为$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s时时c（A）=0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L，
故6s内△n（A）=0.018mol/L×5L=0.09mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.09mol，
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
               A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.04    0.16     0     0
变化（mol/L）：x      x        x     x
平衡（mol/L）：0.04-x   0.16-x   x    x
故$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（0.16-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡时A的转化率为$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变为80%，
故答案为：0.022；0.09；80%；
（3）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
 b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1：1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，故d错误，
故答案为：c；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数，故1200℃时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为$\frac{1}{0.4}$=2.5，
故答案为：2.5．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数计算、化学反应速率、平衡状态判断，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，难度中等，注意化学平衡状态判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．

练习册系列答案
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CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。工业上利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下：

已知：① 浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

② CoCl2·6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。

③ 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01 mol/L）

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

开始沉淀

2.7

7.6

7.6

4.0

7.7

完全沉淀

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

（1）水钴矿进行预处理时加入Na2SO3，其主要作用是(用化学方程式说明) 。

（2）写出NaClO3在浸出液中发生主要反应的离子方程式 ；若不慎向“浸出液”中加了过量的NaClO3，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式 。

（3）“系列操作”中包含3个基本实验操作依次是 、 和过滤。

（4）浸出液加Na2CO3调pH至5.2 时，所得滤液中金属离子有 ；萃取液中含有的主要金属阳离子是 。

（5）为寻找合适的萃取剂，发现某种萃取剂对部分离子的萃取率与溶液pH 的关系如下图所示。请写出有关萃取规律，并说明本流程是否能用该萃取剂进行萃取。
4．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．
（1）SO2可用于制硫酸．已知25℃、101kPa时：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-197kJ/mol；
①已知：H2O（g）═H2O（l）△H=-44kJ/mol；
2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）═2H2SO4（l）△H=-545kJ/mol．
则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130kJ/mol．
②对于反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），在压强为P1时，混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．若温度为T1时，反应进行到状态B时，V正＞V逆（填“＞”“＜”或“=”）．在图1中画出压强为P2（P2＞P1）时SO3的百分含量随温度的变化曲线图．

③实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中冲入一定量SO2和O2后，分别在不同实验条件下反应，O2浓度随时间变化如图2．与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为加入催化剂．
（2）一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示．
①在20-25min之间，pH=10时R的平均降解速率4×10-6mol•L-1•min-1．
②从图中可以读出，溶液的酸性与降解速率的关系是：溶液的酸性越强，R的降解速率越大．
（3）已知反应：TaS2（s）+2I2（g）?TaI4（g）+S2（g）△H＞0；
某温度下，该反应的平衡常数K=1，向某恒容容器中加入1mol I2 （g）和足量TaS2（s），I2 （g）的平衡转化率为67%（保留两位有效数字）．
1．工业上制备H2的一种重要方法是：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=Q kJ/mol．已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示．若在一固定的密闭容器中，850℃时发生上述反应，测得容器内各物质的浓度 （mol/L）随时间的变化关系如下表：
时间/minCO（g）H2O（g）CO2（g）H2（g）
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c4
4c1c2c3c4
已知：850℃时该反应的化学平衡常数K=1.0，请回答下列问题：
（1）Q＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）可以判断该反应达到化学平衡状态的叙述是CD（填字母）．
A．单位时间内减少 CO（g） 的浓度等于生成 CO2（g） 的浓度
B．反应容器内的压强不发生变化
C．混合气体中 H2（g） 的浓度不再发生改变
D．氢气的生成速率等于水的生成速率
（3）若在850℃时向反应容器中充入H2O（g），K值不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）表中c2为0.18mol/L．
8．已知苯与液溴的反应是放热反应，某校学生为探究苯与液溴发生反应的原理，用如图装置进行实验．（夹持装置已略去）

根据相关知识回答下列问题：
（1）实验开始时，关闭K2，开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始．则Ⅱ中的有机物所发生反应的化学方程式为：
（2）仪器A的名称为：冷凝管，Ⅳ中NaOH溶液的作用是：吸收尾气，防止污染空气；
（3）整套实验装置中能防止倒吸的装置有III和IV（填装置序号）．
（4）反应结束后，开启K2，关闭K1和分液漏斗活塞，使装置I中的水倒吸入装置Ⅱ中，这样操作的目的是吸收装置Ⅱ中的溴化氢气体，以免逸出污染空气．
（5）反应结束后，为了得到较纯净的溴苯，对Ⅱ中的溶液按下列步骤分离提纯：
①依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤．NaOH溶液洗涤的作用是：除去溴苯中溶有的HBr和Br2；
②洗涤后再干燥，即得到粗溴苯，此粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，下列操作中必须的是C（填入正确选项前的字母）：
A、重结晶        B、过滤        C、蒸馏        D、萃取
（6）此装置是否能判断苯与溴发生的是取代反应：是，Ⅲ中的广口瓶中出现淡黄色沉淀（填“是”则写出能说明发生的是取代反应的现象，填“否”则解释其原因．）
18．“酒是陈的香”，就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室我们也可以用如右图所示的装置制取乙酸乙酯．回答下列问题：
（1）写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O
（2）做此实验时，有时还向盛乙酸和乙醇的试管里加入几块碎瓷片，其目的是防止暴沸．
（3）浓硫酸的作用是：①催化剂；②吸水剂．
（4）饱和碳酸钠溶液的主要作用是降低乙酸乙酯的溶解度、溶解乙醇杂质、除去乙酸杂质．
（5）装置中通蒸气的导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止防止倒吸．
（6）若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作是分液．
（7）生成乙酸乙酯的反应是可逆反应，反应物不能完全变成生成物，反应一段时间后，就达到了该反应的限度，也即达到化学平衡状态．下列描述能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的有（填序号）②④⑤．
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等．
⑤混合物中各物质的浓度不再变化．
5．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
t℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$．
（2）该反应为吸热反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）830℃，在1L的固定容器的密闭容器中放入1mol CO和5mol H2O，反应达平衡后，其化学平衡常数K等于1.0（填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）830℃，容器中的反应达到平衡．在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡不移动．（填“向正方向”、“向逆方向”或“不”）
（5）若1200℃时，在某时刻该容器中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol•L-1、2mol•L-1、4mol•L-1、4mol•L-1，则此时上述反应的平衡移动方向为逆反应方向（选填“正反应方向”、“逆反应方向”、“不移动”）．
2．Na2S2O3可做分析试剂．它易溶于水，遇酸易分解．某研究小组进行如下实验：
【实验一】Na2S2O3•5H2O的制备
I 实验原理：Na2SO3（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）
II 实验装置：如图1所示，有关物质的溶解度曲线如图2所示：

III 实验步骤：
（1）检查装置气密性，按图1所示加入试剂，其中装置B和D中加的是NaOH溶液，装置 C中的硫粉应事先研细并用乙醇润湿，否则会影响降低反应速率（或会减少产量）．
（2）打开K1、关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热，烧瓶内发生反应的化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．
（3）当C中溶液的pH接近7时，打开K2、关闭K1并停止加热．采取该措施的理由是防止SO2过量，溶液呈现酸性，导致生成的Na2S2O3分解．
（4）将C中的混合液过滤，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，可得粗产品Na2S2O3•5H2O．
IV 产品检测：
（5）粗产品中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质，利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质．
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
【实验二】自来水中余氯的测定
含氯消毒剂给自来水消毒后有余氯．测定自来水中余氯含量的方案如下：在250mL碘量瓶中（或具塞锥形瓶中）放置0.5g碘化钾，加10mL稀硫酸，准确量取流动水样100mL（打开自来水龙头，待水流数十秒后再取水样）置于碘量瓶，迅速塞上塞摇动，见水样呈淡黄色，加1ml淀粉溶液变蓝，则说明水样中有余氯．再以C mol/L标准Na2S2O3溶液滴定，至溶液蓝色消失呈无色透明溶液，记下硫代硫酸钠溶液的体积．
（已知：滴定时反应的化学方程式为I2+2Na2SO3═2NaI+Na2S4O6）
（6）若该自来水是以漂白粉消毒，能说明水样中有余氯的反应离子方程式为ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O．
（7）按上述方案实验，消耗标准Na2S2O3溶液V mL，该次实验测得自来水样品中余氯量（以游离Cl2计算）为355VCmg•L-1．在上述实验过程中，若“塞上塞摇动”动作不够迅速，则测得结果偏高（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
20．半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率，三氯化磷（PCl3）是一种重要的掺杂剂．实验室要用黄磷（即白磷）与干燥的 Cl2模拟工业生产制取PCl3，装置如图所示：（部分夹持装置略去）

已知：
①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5；
②PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HC1；
③PCl3遇O2会生成POCl3，POCl3溶于PCl3；
④PCl3、POCl3的熔沸点见表：
物质熔点/℃ 沸点/℃
PCl3-11275.5
POCl32105.3
请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（2）B中所装试剂是浓硫酸，F中碱石灰的作用有两种，分别是吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应．
（3）实验时，检査装置气密性后，先打开K3通入干燥的CO2，再迅速加入黄磷．通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气，防止白磷自燃．
（4）粗产品中常含有POCl3、PCl5等，加入黄磷加热除去PCl5后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl3．
（5）实验结束时，可以利用C中的试剂吸收多余的氯气，C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O．
（6）通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL 0.1000mol/L碘水，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na2S2O3溶液滴定；
④重复②、③操作平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL．
已知：H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6，假设测定过程中没有其他反应．根据上述数据，该产品中PC13的质量分数为79.75%．

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