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

工业上可利用氨水吸收$\rm SO_{2}$$\rm NO_{2}$,原理如下图所示。已知:$\rm 25\;\rm ^\circ\rm C$时,$\rm NH_{3}·H_{2}O$$K\rm _{b}=l.7\times 10^{-5}$$\rm H_{2}SO_{3}$$K_\rm {a1}=1.3\times 10^{-2}$$K_\rm {a2}=6.2\times 10^{-8}$,下列说法正确的是$(\qquad)$

  

["

向氨水中通入$\\rm SO_{2}$恰好生成$\\rm NH_{4}HSO_{3}$$ c{\\rm(OH^{-})}+c{\\rm(NH_{3}·H_{2}O)}=c{\\rm(H^{+})}+c{\\rm(H_{2}SO_{3})}+c{\\rm(\\text{HSO}_{\\text{3}}^{-} )}$

","

向氨水中通入$\\rm SO_{2}$$\\rm pH=7$$ c{\\rm(\\text{HSO}_{\\text{3}}^{-} )}\\gt c{\\rm(NH_{\\text{4}}^{+} )}\\gt c{\\rm(H^{+})}=c{\\rm(OH^{-})}$

","

反应$\\rm NH_{3}·H_{2}O+H_{2}SO_{3}=NH_{\\text{4}}^{+} +\\text{HSO}_{\\text{3}}^{-} +H_{2}O$平衡常数$ K=2.21\\times 10^{7}$

","

$\\rm NO_{2}$$\\rm NH_{4}HSO_{3}$吸收的离子方程式:$\\rm 2NO_{2}+4\\text{SO}_{\\text{3}}^{{2-}} =N_{2}+4\\text{SO}_{\\text{4}}^{{2-}}$

"]
[["C"]]

本题考察离子浓度大小的比较及电离平衡常数的相关计算。

$\rm A$选项依据电子守恒及物料守恒分析;

$\rm B$选项依据电子守恒进行分析;

$\rm C$选项依据${K}=\dfrac{{{{K}}_{\text{a1}}}{{{K}}_{\text{b}}}}{{{{K}}_{\text{w}}}}$计算;

$\rm D$选项根据反应物和产物的化学式,利用原子守恒、电荷守恒、原子守恒书写。

$\rm A $.向氨水中通入$\rm SO_{2}$恰好生成$\rm NH_{4}HSO_{3}$,根据电子守恒:$ c{\rm(NH_{\text{4}}^{+} )}+c{\rm(H^{+})}=2c{\rm(\text{SO}_{\text{3}}^{{2-}} )}+c{\rm(\text{HSO}_{\text{3}}^{-} )}+c{\rm(OH^{-})}$,根据物料守恒:$ c{\rm(NH_{\text{4}}^{+} )}+c{\rm(NH_{3}·H_{2}O)}=c{\rm(\text{SO}_{\text{3}}^{{2-}} )}+c{\rm(\text{HSO}_{\text{3}}^{-} )}+c{\rm(H_{2}SO_{3})}$,可得$ c{\rm(H^{+})}+c{\rm(H_{2}SO_{3})}=c{\rm(\text{SO}_{\text{3}}^{{2-}} )}+c{\rm(OH^{-})}+c{\rm(NH_{3}·H_{2}O)}$,故$\rm A$选项错误;

$\rm B $.向氨水中通入$\rm SO_{2}$$\rm pH=7$$ c{\rm(H^{+})}=c{\rm(OH^{-})}$,根据电子守恒:$ c{\rm(NH_{\text{4}}^{+} )}+c{\rm(H^{+})}=2c{\rm(\text{SO}_{\text{3}}^{{2-}} )}+c{\rm(\text{HSO}_{\text{3}}^{-} )}+c{\rm(OH^{-})}$,故$ c{\rm(\text{HSO}_{\text{3}}^{-} )}\lt c{\rm(NH_{\text{4}}^{+} )}$,故$\rm B$选项错误;

$\rm C\rm$.反应$\rm NH_{3}·H_{2}O+H_{2}SO_{3}=NH_{\text{4}}^{+}\rm +\text{HSO}_{\text{3}}^{-}\rm +H_{2}O$平衡常数${K}=\dfrac{c\left( \text{NH}_{\text{4}}^{+} \right)\cdot c\left( \text{HSO}_{3}^{-} \right)}{{c}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\cdot {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O} \right)\cdot c\left( {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{3}}} \right)}$

${{{K}}_{\text{b}}}=\dfrac{c\left( \text{NH}_{\text{4}}^{+} \right)\cdot c\left( \text{O}{{\text{H}}^{-}} \right)}{{c}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\cdot {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O} \right)}$${{{K}}_{\text{a1}}}=\dfrac{c\left( \text{H}_{{}}^{+} \right)\cdot c\left( \text{HSO}_{3}^{-} \right)}{c\left( {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{3}}} \right)}$${{{K}}_{\text{w}}}=c(\text{H}_{{}}^{+})\cdot c(\text{O}{{\text{H}}^{-}})$,解得${K}=\dfrac{{{{K}}_{\text{a1}}}{{{K}}_{\text{b}}}}{{{{K}}_{\text{w}}}}\rm =2.21\times 10^{7}$,故$\rm C$选项正确;

$\rm D\rm$$\rm NO_{2}$$\rm NH_{4}HSO_{3}$吸收的离子方程式为$\rm 2NO_{2}+4\text{HSO}_{\text{3}}^{-}\rm =N_{2}+4\text{SO}_{\text{4}}^{{2-}}\rm +4H^{+}$,故$\rm D$选项错误。

故选:$\rm C$

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