【化学竞赛试题】2001-2010年十年化学赛题重组卷9（平衡）

2001-2010年十年化学赛题重组卷9 溶液和反应中的平衡【初赛要求】1. 气体。理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体常量R。环境标准压力和体系标准压力。气体密度。分压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度（亨利定律）。 2.溶液。溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制（选择仪器的选择）。重结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤溶剂（包括混合溶剂）的选择。胶体。分散系的连续相。胶体的形成和破坏。胶体的分类。胶体的基本结构。 3.化学平衡。平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。熵（混乱度）的初步概念及与自发反应方向的关系。 【决赛要求】1.标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。克拉贝龙方程及其应用(不要求微积分)。2.稀溶液通性（不要求化学势）。 3.酸碱质子理论。缓冲溶液的基本概念。典型缓冲体系的配制和pH值计算。利用酸碱平衡常数的计算。溶度积原理及有关计算。第1题（9分）用粒子撞击铋209合成了砹211。所得样品中砹211的浓度108mol/L，砹211同位素半衰期较长，足以用它来研究砹的化学性质。1-1 写出合成砹的核反应方程式。 。1-2 已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)84，预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O) 84（填，或）；理由是 。1-3 已知I2II3的平衡常数K800，可推断AtIIAtI2的平衡常数K 800（填，或）；依据是 。1-4 在AtI中加入I2和I的混合溶液，滴加AgNO3溶液，发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然会被共沉淀），然而在上述产物中加入Pb(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式，解释上述实验现象。 1- 5 已知室温下ICH2COOH的pKa3.12，由此可推断AtCH2COOH的pKa 3.12（填，或）；理由是 。第2题（8分） Xe和F2反应，可得三种氟化物，视反应条件而定。下图表述的是将0.125mol/L Xe和1.225mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。2-1 应在什么温度下制备XeF2和XeF4？ 2-2 Xe和F2生成XeF6和XeF4，哪个反应放热更多？说明理由。2-3 为有效地制备XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。第3题 （5分） 下面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应 XY 的进程图解。图中的“ ”是X，“ ”是Y。 A B C D3-1 图中的纵坐标表示 （填入物理量，下同）；横坐标表示 。3-2 平衡常数K最小的图是 。3-3 平衡常数K最大的图是 。3-4 平衡常数K=1的图是 。第4题(6分)交警为确定驾驶员是否酒醉后驾车，常采用呼吸测醉分析法。在310K时取50.0cm3被检测人的呼吸样品鼓泡通过酸性重铬酸盐溶液。由于乙醇的还原作用产生了3.30105mol Cr()，重铬酸盐的消耗可用分光光度法测定。法律上规定血液中的乙醇含量超过0.05(质量百分数)便算酒醉。请回答以下问题：4-1 写出以上检测反应的离子方程式. 4-2 请通过计算确定此人是否为法定的酒醉。计算中假定：310K时，含有0.45乙醇的血液上面乙醇的分压为1.00104Pa。 第5题(6分) 提出查理定律的查理很幸运，碰巧开始时没有以N2O4来研究气体行为，否则他或许会得出一种相当特殊的温度效应。 对于平衡N2O4(g)2NO2 (g)，在 298K时其Kp= 0.1 p，而，为N2O4的离解度，p为平衡体系的总压。假设，298 K时，查理把0.015 mol的N2O4放于一只2.4410m3的烧杯中，当离解达到平衡后，他将看到平衡压力等于0.205p。其对应的 = 0.33 5-1 在保持体积不变的前提下，查理做把温度升高10的实验，即把温度升高至328K。根据理想气体定律，其压力也应只增大10，即等于0.226p，但查理发现这时的压力为0.240p。自然，问题是出在N2O4的离解度增加上了。试求此时的和Kp。 5-2 若NO2在298K下的标准摩尔生成自由能为51.463kJmol，试计算N2O4在298K下的标准摩尔生成自由能。 第6题（10分） 某一元有机弱酸HA 1.000g，溶于适量水后，用仪器法确定终点，以0.1100 mol/L NaOH滴定至化学计量点时，消耗24.60ml.当加入NaOH溶液11.00ml时，该溶液的pH=4.80.计算该弱酸HA的pKa值。 第7题（10分) 有人设计了如下甲醇(methanol) 合成工艺： 其中，为甲烷气源，压强250.0kPa，温度25oC，流速55.0 m3s-1。为水蒸气源，压强200.0kPa,温度150oC，流速150.0 m3s-1。合成气和剩余反应物的混合物经管路进入25oC的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经进入25oC的冷凝器，甲醇冷凝后经管路流出，其密度为0.791gmL-1。7-1 分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。 7-2 假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的量。 7-3 实际上，在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路中CO、H2和CH3OH的分压（总压强为10.0 MPa）。7-4 当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，管路中的各气体的分压服从方程 式中p0=0.100 MPa, 计算平衡常数Kp。 第8题 （6分） 配制KI(0.100molL-1)I2的水溶液，用0.100molL-1 Na2S2O3标准溶液测得c(I2)4.8510-3 molL-1。量取50.0mL KI-I2溶液和50.0mL CCl4置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c(I2)2.6010-3 molL-1。已知实验温度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85 : 1。求水溶液中I2II3的平衡常数。 第9题（ 5 分）在三个试管中盛0.020 dm3的Fe(OH)3溶胶，分别加入三种电解质溶液（浓度为c,体积为V）使其聚沉，不同浓度所需量如下：溶液NaClNa2SO4Na3PO4cmo1dm31.000.005000033Vdm30.0210.1257.4103 试计算各电解质的聚沉值（一定时间内聚沉所需的电解质最低浓度）、聚沉值之比。有人提出一般聚沉值大致与反离子价（胶粒带相反电性的离子价数）的6次方成反比，根据以上实验请对此规则作出评论。 第10题（10分） 二元弱酸的电离平衡常数如下:H2AH+HA K1 =4.5010-9 HAH+A2 K2 =4.6810-11 用0.300mol.L-1的盐酸滴定含有K2A和KHA的一份20.00ml溶液，滴定进程用PH计跟踪，滴定曲线上的2个点的对应数据如下：加入盐酸的毫升数PH1.0010.3310.009.3410-1 加入1.00ml盐酸时，首先与盐酸反应的物种是什么？产物是什么？ 10-2 加入1.00ml盐酸生成的产物有多少mmol ? 10-3 写出4-1中产物与溶剂反应的方程式，并求出该反应的平衡常数。 10-4 请通过推到详细计算出达到第2个等当点是所需盐酸的总体积。 第11题（8分）在298K时，当SO2在1升CHCl3中有1 mol时，液面上SO2平衡分压为53.7 kPa；当SO2在1升H2O中总量达1.0 mol时，液面上SO2分压为70.9 kPa；此时SO2在水中有13电离成H和HSO3。 如今将SO2通入一个放有1升CHCl3和1升H2O的5升容器中。其内无空气，在298K达平衡时，已知1升H2O中的SO2总量达0.200 mol；此时H2O中的SO2有25电离，试求通入此5升容器中的SO2共为多少摩尔？第12题（12分）在给定实验条件下，一元弱酸HA在苯（B）和水（W）的分配系数KD=HAB/HAW=1.00。已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.0510-3 和3.9610-3 molL-1。在水中，HA按HAH+A-解离，Ka=1.0010-4；在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）2。12-1 计算水相中各物种的浓度及pH。 12-2 计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。 12-3 已知HA中有苯环，1.00gHA含3.851021个分子，给出HA的化学名称。 12-4 解释HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚体的结构。 第13题 (5 分) 最近我国有人报道，将0.1 mol L-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1 mol L-1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。13-1 设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知(Cu2+/Cu)和(S/S2-)分别为0.345 V和 -0.476 V，nFE RTlnK，表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。计算25oC下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。13-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？ 13-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。现设pH = 6，写出反应的离子方程式。13-4 请对此实验结果作一简短评论。5