Question

化學(xué)學(xué)科中的化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡和溶解平衡均符合勒夏特列原理．請回答下列問題：
I．一定溫度下，向1L密閉容器中加入1mol HI（g），發(fā)生反應(yīng)2HI?H₂+I₂，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示．0～2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（HI）=

 

．
該溫度下，H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）的平衡常數(shù)K=

 

．相同溫度下，若開始加入HI（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則

 

（填字母序號）是原來的2倍．
a．平衡常數(shù)    b．HI的平衡濃度   c．達(dá)到平衡的時間  d．平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)
Ⅱ．常溫下，將pH=3的鹽酸aL分別與下列三種溶液混合，結(jié)果溶液均呈中性．
①濃度為1.0×10^-3mol?L^-1的氨水bL；
②c（OH^-）=1.0×10^-3mol?L^-1的氨水cL；
③c（OH^-）=1.0×10^-3mol?L^-1的氫氧化鋇溶液dL；
則a、b、c、d之間由大到小的關(guān)系是

 

．
Ⅲ．工業(yè)廢水中常含有一定量的CrO₄^2-，它們會對人體及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害，必須進(jìn)行處理．還原沉淀法是常用的一種方法．
CrO

2- 4

H+

轉(zhuǎn)化

Cr₂O

2- 7

Fe2+

還原

Cr³⁺

CH-

沉淀

Cr（OH）₃↓
（1）轉(zhuǎn)化過程中存在平衡2CrO₄^2-+2H^+? Cr₂O₇^2-+H₂O．能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母
序號）．
A．CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-的濃度相同            
B.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
C．溶液的pH保持不變                  
D．溶液顏色保持不變
（2）若1L轉(zhuǎn)化后所得溶液中含鉻元素質(zhì)量為28.6g，CrO₄^2-?有10/ll轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-．
①轉(zhuǎn)化后所得溶液中：c（Cr₂O₇^2-）=

 

．
②已知：常溫下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10¹⁴，上述轉(zhuǎn)化后所得溶液的pH為

 

．
（3）若常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：Ⅰ、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算第一個空，依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算方法分析第二個空，依據(jù)平衡移動原理分析第三個空；
Ⅱ、pH=3的鹽酸的物質(zhì)的量濃度=1×10^-3 mol/L，中和相同物質(zhì)的量的鹽酸，堿的濃度越大，所用的堿越少，注意弱堿溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度和堿的濃度不等；
Ⅲ、（1）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達(dá)平衡，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同取決于起始濃度和轉(zhuǎn)化，不能判斷平衡；
B．2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-），不能判斷正逆反應(yīng)速率關(guān)系，不能判斷平衡；
C．溶液的pH值保持不變，說明氫離子濃度不變，能判斷平衡；
D．溶液的顏色不變，為特征定，能判斷平衡；
（2）酸化時發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，^-
根據(jù)守恒列關(guān)系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-，列式計(jì)算得n（Cr₂O₇^2-）和n（CrO₄^2-）_剩余；
進(jìn)而求出酸化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）
②根據(jù)反應(yīng) 2CrO₄^2-+2H⁺═?Cr₂O₇^2-+H₂O
及平衡常數(shù)K═10^{14_{，可求出}}c（H+）=1.0×10^-6mol，則PH=6，
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)列式計(jì)算．

解答： 解：Ⅰ、根據(jù)圖象可知，0-2 min內(nèi)，氫氣的物質(zhì)的量增加了0.1mol，則必然消耗HI是0.2mol，使用平均反應(yīng)速率v（HI）=

0.2mol

1L×2min

=0.1 mol/（L?min）；平衡時氫氣和碘的濃度都是0.1mol/L，而碘化氫的是0.8mol/L，使用該溫度下平衡常數(shù)K=

0.1mol/L×0.1mol/L

(0.8mol/L)2

1

64

，所以逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是64；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，選項(xiàng)a不正確，由于反應(yīng)前后體積不變，所以該反應(yīng)是等效的，因此選項(xiàng)b正確，d不正確；濃度增加，反應(yīng)時間增大，達(dá)到平衡的時間減少，選項(xiàng)c不正確，答案選b，
故答案為：0.1mol/（L?min）； 64；b；
Ⅱ、pH=3的鹽酸的物質(zhì)的量濃度=1×10^-3 mol/L，
①中氨水的物質(zhì)的量濃度是1×10^-3 mol/L，②一水合氨是弱電解質(zhì)，只有部分電離，所以②中氨水的濃度大于1×10^-3 mol/L，③中氫氧根離子的濃度是1×10^-3 mol/L．
鹽酸和氫氧化鋇都是強(qiáng)電解質(zhì)，氫離子和氫氧根離子中和時是1：1的關(guān)系，氫離子和氫氧根離子的濃度相等，所以a、d的體積相等，即a=d；
②的氨水濃度大于①的濃度，中和相同物質(zhì)的量的鹽酸，氨水的濃度越大，使用的氨水的體積越小，所以c＜b．鹽酸和氨水反應(yīng)生成的氯化銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解后使溶液呈酸性，要想使溶液呈中性，氨水的物質(zhì)的量應(yīng)稍微比鹽酸的大些，當(dāng)鹽酸濃度和氨水的濃度相等時，氨水的體積b應(yīng)大于鹽酸的體積a，即溶液的體積a＜b．
②③中氫氧根離子的濃度相等，一水合氨是一元弱電解質(zhì)，氫氧化鋇是強(qiáng)電解質(zhì)，所以氨水的濃度大于③中氫氧根離子濃度，中和相同物質(zhì)的量的氫離子時，②所用的氨水的體積小于③氫氧化鋇溶液的體積，即c＜d=a．
所以a、b、c、d的關(guān)系b＞a=d＞c，
故答案為：b＞a=d＞c；
Ⅲ、（1）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達(dá)平衡，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同取決于起始濃度和轉(zhuǎn)化，不能判斷平衡，故A錯誤；
B．2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-），不能判斷正逆反應(yīng)速率關(guān)系，不能判斷平衡，故B錯誤；
C．溶液的pH值保持不變，說明氫離子濃度不變，能判斷平衡，故C正確；
D．溶液的顏色不變，為特征定，能判斷平衡，故D正確；
故答案為：CD；
（2）酸化時發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，CrO₄^2-有

10

11

轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，說明鉻元素

10

11

轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-
根據(jù)守恒列關(guān)系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-
                  2            1
              

28.6× 10 11

52

      n（Cr₂O₇^2-）
得n（Cr₂O₇^2-）=0.25mol，n（CrO₄^2-）_剩余=0.05mol；
則①酸化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）=

n

V

=0.25mol?L^-1； c（CrO₄^2-）_剩余=0.05mol?L^-1
②設(shè)H⁺的物質(zhì)的量濃度為amol/L，
2CrO₄^2-+2H⁺═?Cr₂O₇^2-+H₂O
平衡（mol/L） 0.05 a 0.25
平衡常數(shù)K=

0.25

0.052×a2

═10^{14_，
則}a=1.0×10^-6mol，PH=6，
故答案為：0.25mol/L；6；
（3）常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使處理后廢水中c（Cr³⁺）降至1×10^-5mol/L，則c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-32，c（OH^-）=1×10^-9mol/L，pH=5，
故答案為：5．

點(diǎn)評：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算、酸堿混合時的定性判斷，難度中等，注意弱堿（一元）溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度和堿的濃度不等．