高二基礎化學(三)第三章化學平衡 - 9lib TW
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高二基礎化學(三)第三章化學平衡. ... 結論: 平衡常數方程式係數n倍方程式逆寫方程式相加B. 、 、 ,三者因濃度不變,併於K中, 不重複列於平衡定律式。
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高二基礎化學(三)第三章化學平衡
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(1)基礎化學(三)第三章化學平衡
2015年01月彙編
第一節化學平衡
壹、可逆反應與化學平衡:
1.物系:我們所選定的研究範圍。
其他部分稱為環境(surrounding)。
(1)密閉系:一物系與外界無物質之進出,但有能量之交換者。
(2)開放系:一物系與外界有物質之進出,亦有能量之交換者。
(3)孤立系:一物系與外界無物質與能量之交換者。
2.平衡狀態:
(1)發生在系,並且溫度均一。
(2)發生在可逆反應。
(3)全系巨觀性質不變。
(4)微視變化仍在進行,即正反應速率=逆反應速率,為動態平衡。
(5)平衡的達成與反應途徑無關。
(6)化學方程式與化學平衡
※平衡方程式可表示:
A.物系已達平衡B.平衡時所含成分C.反應時定量關係
※平衡方程式無法表示:
A.平衡濃度B.反應速率C.反應機構D.何時達平衡
3.平衡定律式:
(1)定義:定溫下,可逆平衡系aA+bBcC+dD恆有下列之關係式:
常數
cd
ab
CD
Kc
AB
,此式稱為,
其中[]為各物種之平衡濃度;Kc為濃度平衡常數。
(2)若某反應之正反應速率常數為k正,逆反應速率常數k逆,
則平衡常數:Kk
k
正
逆
(3)平衡定律式的寫法:
A.依據參考方程式,各項濃度以係數為冪。
(A)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Kc=。
(2)(B)2()22()
3
2
1
g
gH
NNH3(g)Kc=。
(C)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)Kc=。
(D)nN2(g)+3nH2(g)2nNH3(g)Kc=。
結論:
平衡常數
方程式係數n倍
方程式逆寫
方程式相加
B.、、,三者因濃度不變,併於K中,
不重複列於平衡定律式。
【範例1】
寫出下列反應的平衡常數表示法:
(1)PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)Kc
(2)2CrO42(aq)2H(aq)Cr2O72(aq)H2O(l)Kc
(3)NH3(aq)H2O(l)NH4(aq)OH(aq)Kc
(4)CH3COOH(l)C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)H2O(l)Kc
(5)2HgO(s)2Hg(l)O2(g)Kc
(6)SnO(s)H(g)Sn(l)H2O(g)Kc
(7)2
)
(
)
(lHgaq
Hg2
)
(
2aq
HgKc
(4)壓力平衡常數(Kp)
A.定義:氣體反應aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)各物種濃度以平衡分壓表示時所得平
衡常數稱為壓力平衡常數,b
B
a
A
d
D
c
C
P
P
P
P
P
K。
B.Kc與Kp的關係:()n
KpKcRT,其中n(cd)(ab)
~化學平衡p2~
(3)C.Kc與Kp的大小
【範例2】
下列在25℃時,哪些為Kp>Kc者?
(A)CoO(s)+H2(g)Co(s)+H2O(g)
(B)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
(C)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
(D)N2O4(g)2NO2(g)
(E)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
Ans
:(B)(D)
4.平衡常數的討論
(1)平衡常數隨本質、溶劑、溫度、方程式係數而異,與壓力、濃度、催化劑無關。
ex:溫度的影響
A.吸熱反應(H>0),溫度升高,K值。
B.放熱反應(H<0),溫度升高,K值。
(2)預期可逆反應進行程度
A.K值很大,表示平衡極有利於
B.K值很小,表示平衡極有利於
(4)(3)判斷可逆反應進行的方向
令Q為仿照平衡定律式之各成分濃度的關係式之計算值。
(Q稱為反應商)
A.Q=K,表示。
B.Q>K,表示。
C.Q<K,表示。
【範例3】
某溫度下,CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)之K=13.0L/mol。
今在一5.0L的容器內混合5.00mol之
CO、2.00mol之COCl2及0.100mol之Cl2,則:
(A)反應正向(B)反應逆向(C)反應不進行(D)處於平衡。
Ans
:(B)
【範例4】
在密閉系統裏,當反應達到平衡時,該系統:
(A)必為單一相(B)總壓力不變(C)每一點的溫度相同
(D)不再有微觀上的變化(E)不再有巨觀上的變化。
Ans
:(B)(C)(E)
【範例5】
已知1莫耳A及1莫耳B在體積為10升之容器中混合,反應達平衡時,生成1
3莫耳的C,則
2A+B2C之平衡常數KLmol(/)為下列何者?
(A)0.3(B)3(C)3
8(D)
3
80。
Ans
:(B)
【範例6】
一步驟反應A+B2C之正反應速率為a,逆反應速率為b時,平衡常數K為若干?
(A)2
1
k
K
k
(B)1
2
k
K
k
(C)Kb
a
(D)Ka
b
(E)Kab。
Ans
:(B)
【範例7】
可逆反應:H2(g)+I2(g)2HI(g),達平衡時,下列敘述何者錯誤?
~化學平衡p4~
(5)(A)正向及逆向反應均停止
(B)2
22
[H][][IHI]的狀態
(C)H2、I2與HI之莫耳數比等於1:1:2的狀態
(D)H2、I2的量均保持不變的狀態
(E)[H2][HI]
tt
。
Ans
:(A)(B)(C)(E)
【範例8】
在A+B2C+2D,反應達平衡時,下列敘述何者正確?
(A)[][][][]ABC2D2(B)正逆反應速率相等
(C)[]A、[]B、[]C、[]D皆不隨時間而改變(D)定溫下,
(E)反應前後,A和B莫耳數的減少量等於C和D莫耳數的增加量。
Ans
:(B)(C)(D)
【範例9】
某溫度下,CO(g)+Cl2(g)COCl2(g),之K=13.0L/mol。
則於同溫下,
CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)之平衡常數為若干?
Ans
:169M-2
【範例10】
於溫度823K,查得下列二平衡之常數值分別為
CoO(s)+H2(g)Co(s)+H2O(g)K167
CoO(s)+CO(g)Co(S)+CO2(g)K2490
試求在823K時,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)之K值為若干?
Ans
:0.137
【範例11】
在溫度727℃,反應A2(g)+3B2(g)2AB3(g),之濃度平衡常數為Kc,壓力平衡常數為Kp,
則下列關係何者正確?(R為理想氣體常數)
(A)KcKp(B)KcKp1(C)Kc(1000)RKp(D)Kc(1000)RKp2。
常數
]
][
[
]
][
[
D
C
B
A
(6)Ans
:(D)
【範例12】
在2升容器中置入2.00莫耳SO3,於100℃下進行2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)反應,達平衡時生
成1.20莫耳SO2,則Kc、Kp分別為何?
Ans
:Kc=0.675、Kp=20.65
【範例13】
平衡常數的大小會受到下列何種因素影響?
(A)反應的溫度(B)反應物的濃度(C)反應容器的形狀及大小
(D)溶劑種類(E)催化劑。
Ans:(A)(D)
【範例14】
在一溫度480K的系統中,有下列化學平衡:H2(g)+I2(g)2HI(g),容器之溫度及體積不變,
若加入更多碘蒸氣,則平衡常數Kp值?
(A)增加(B)減少(C)不變(D)其變化視加入碘的多寡而定。
Ans
:(C)
【範例15】
下列何種因素可改變平衡常數亦能改變速率常數?
(A)溫度(B)反應物及生成物的濃度(C)觸媒
(D)反應物的本性(E)反應容器的形狀及大小。
Ans
:(A)(D)
【範例16】
將氯化銨固體置於容器中加熱,依NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)分解達平衡時,容器內總壓力
為6atm。
試求
(1)此反應之Kp=?(須附單位)
(2)若將容器之體積加倍,試求達新平衡時HCl之分壓?
Ans
:(1)9atm2(2)3atm
【範例17】
氫氣和氯氣作用生成氯化氫氣體,為放熱反應,可以下列二式表示:
H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)………….(1)
)
(
2
)
(
22
1
2
1
g
gCl
HHCl(g)………(2)
若式(1)及式(2)之平衡常數分別為K1及K2,其正反應速率常數分別為k1及k2,則在相同實驗
~化學平衡p6~
(7)條件下,下列敘述何者正確?
(A)k1=k2(B)K2=(K1)1/2(C)K1/K2隨著溫度之上升而變小
(D)定溫時添加催化劑可能改變K1及K2之比值
(E)式(1)之正反應速率等於kH1[2][Cl2],而式(2)之正反應速率等於
1/21/2
2[2][2]
kHCl。
Ans
:(A)(B)(C)
【範例18】
已知N2O4(g)2NO2(g),Kc=2/3,定溫下,今於2升的真空容器中,同時置入2莫耳
24
NO及4莫耳NO2,試求:
(1)剛置入氣體時,平衡向何方移動?(須有過程說明)
(2)達平衡時,[NO24]?M
Ans
:(1)平衡向左(2)1.5M
【範例19】
下列各組皆可達到平衡:CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),試問達平衡時,各組的[CO]大小順
序正確者為何?(當初各組中的物質各取1莫耳於同體積、同溫度的容器中)
(甲)CONO2(乙)COCO2NO(丙)COCO2(丁)CO2NONO2
(A)乙>丙>甲(B)丙>甲>乙(C)乙>丙>丁(D)甲>乙>丙。
Ans
:(A)(C)
【範例20】
右圖表示在定溫,定壓時,一步完成的反應:A+BC+D,
其反應過程中,各濃度變化與時間的關係。
設[]0為反應
開始前之濃度,[]e為平衡時之濃度,且以f、r分別表示
正、逆方向,R為反應速率。
則下列何者正確?
(A)[B]0>>[A]0,[]C0[]D00(B)()Rr00
(C)Rfkf[A][B]k[A](D)()Rre(Rfe)0
(E)若[]A0、[]B0都不改變而[]C0[]D00,則kf變小,因此(Rf)0變小。
Ans
:(A)(B)
(8)【範例21】
化合物A2(g)與B2(g)反應生成AB(g),其反應式如右:A2(g)+B2(g)2AB(g)
將0.30莫耳的化合物A2(g)與0.15莫耳的化合物B2(g)混合在一溫度為60℃,體積為V升的容器內,當反
應達到平衡時,得0.20莫耳的化合物AB(g)。
試問60℃時,此反應的平衡常數為何?
(A)0.20 (B)1.0 (C)2.0 (D)4.0 (E)8.8。
Ans:(D)
貳、影響化學平衡狀態的因素
1.勒沙特列原理(LeChatelier’sprinciple)
加一可改變平衡狀態之因素於一平衡系,則平衡狀態會向局部或完全抵消此一因素的
方向移動。
2.可改變平衡狀態之因子:、、。
(1)濃度與平衡的移動
ex:aA+bBcC+dD
改變因素反應速率(改變瞬間)濃度變化(新平衡時)
平衡移動方向平衡常數
正反應逆反應[]A[]B[]C[]D
加入A↑×↑↓↑↑向右不變
加入B↑×↓↑↑↑向右不變
加入C×↑↑↑↑↓向左不變
移去A↓×↓↑↓↓向左不變
移去B↓×↑↓↓↓向左不變
移去C×↓↓↓↓↑向右不變
(2)體積(壓力)與平衡的移動
氣相平衡系中
A.擴大容器的體積或減少總壓力,平衡向的方向移動。
縮小容器的體積或增加總壓力,平衡向的方向移動。
若反應物與生成物氣體總係數相等,則。
B.若於平衡系中加入不參與反應之鈍態氣體:
(A)定容下加入鈍態氣體
(B)定壓下加入鈍態氣體
ex:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);a+b<c+d
~化學平衡p8~
(9)改變因素反應速率
(改變瞬間)平衡移
動方向
Q與K
比較
莫耳數變化
(新平衡時)
濃度變化
(新平衡時)平衡
常數
正反應逆反應ABCDABCD
壓力變小
(體積增
大)
↓↓向右Q<K↓↓↑↑↓↓↓↓不變
壓力增大
(體積變
小)
↑↑向左Q>K↑↑↓↓↑↑↑↑不變
(3)溫度與平衡的移動
溫度升高,平衡向吸熱方向之反應移動。
溫度降低,平衡向放熱方向之反應移動。
ex:aA+bBcC+dD;ΔH>0
改變因素反應速率
(改變瞬間)
n、m
關係
平衡
移動
莫耳數或濃度變化
(新平衡時)平衡
常數
ABCD
加熱r1mr1、m>1m>n向右↓↓↑↑增加
22
rnr、n>1
冷卻r1mr1、m<1m<n向左↑↑↓↓減少
22
rnr、n<1
【範例1】
在Fe3+
(aq)+SCN-(aq)FeSCN2+(aq)之平衡系中,
(1)加入FeNO(33())s則平衡向移動,溶液色會變。
(2)加入KSCN()s則平衡向移動,溶液色會變。
Ans
:(1)右;血紅;深(2)右;血紅;深
【範例2】
在Fe3+
(10)(1)平衡如何移動?
(2)新平衡時,各成分莫耳數的變化如何?
(3)新平衡時,各成分濃度的變化如何?
Ans
:(1)向左(2)增加;增加;減少(3)減少;減少;減少
【範例3】
在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)之平衡系中加入水,則:
(1)平衡如何移動?
(2)新平衡時,各成分莫耳數的變化如何?
(3)新平衡時,各成分濃度的變化如何?
Ans
:(1)向右(2)減少;增加;增加(3)不變;不變;不變
【範例4】
定溫時,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡系中,再加入AgCl()s,則下列何者正確?
(A)[Ag]增大(B)Kc值增大(C)平衡不移動(D)溶解速率增大(E)沉澱速率減小。
Ans
:(C)(D)
【範例5】
定溫下平衡系統Ag+
(aq)+Cl-(aq)AgCl(s),若改變下列變因,試預測氯化銀固體的改變情形
(1)加入AgNO3的固體
(2)加入NaCl的固體
(3)去除Cl離子
(4)加入氨水
Ans
:(1)增加(2)增加(3)減少(4)減少
【範例6】
在Fe3+
(aq)+SCN-(aq)FeSCN2+(aq)之平衡系中分別加入下列各試劑,則溶液中之血紅色作何
改變?
(A)FeNO(33())s(B)NaSCN()s(C)NaOH()s(D)AgNO3()s(E)水(F)大量之KNO3(aq)。
Ans
:(A)深(B)深(C)淺(D)淺(E)淺(F)淺
【範例7】
在N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡系中,若縮小容器的體積,問:
(1)平衡移動方向
(2)新平衡時各成分莫耳數的變化
(3)新平衡時各成分濃度的變化
~化學平衡p10~
(11)Ans
:(1)向右(2)減少;減少;增加(3)增加;增加;增加
【範例8】
平衡系N2O4(g)2NO2(g),在定溫下,擴大容器體積使成為原來2倍,則達新平衡時,下列
何者正確?
(A)[NO2]變小(B)總莫耳數增加(C)壓力變為原來的一半(D)[NO24]變小(E)Kc變大。
Ans
:(A)(B)(D)
【範例9】
下列各平衡系進行()內的變化時,平衡向何方向移動?各物莫耳數及濃度達新平衡時較原
先平衡時增多、減少或不變?(以+、-、×表示)
(1)N2O4(g)2NO2(g)(擴大容器體積)
(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(縮小容器體積)
Ans
:(1)向右。
-、+;-、-(2)向左;+、+、-、-;×、+、+、+
【範例10】
在一飽和AgCrO24水溶液(含有AgCrO24固體)中,添加下列試劑(添加後仍有AgCrO24固體存
在),何者會減少2
4
[CrO]?
(A)NH3(B)水(C)硝酸(D)NaCl(E)AgNO3。
Ans
:(C)(E)
【範例11】
在N2O4(g)+熱2NO2(g)的平衡系中:
平衡移動新平衡時NO2之莫耳數新平衡時[NO2]新平衡時顏色
體積變大
體積變小
溫度升高
溫度降低
(12)Ans
:向右、↑、↓、淡;向左、↓、↑、深;向右、↑、↑、深;向左、↓、↓、淡
【範例12】
若有一假想反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在定容下反應物A之分壓在200℃時比在
300℃時為大,且使反應容器體積縮小時,A之莫耳數減少,則下列何者正確?
(A)a+b>c+d,ΔH>0(B)a+b>c+d,ΔH<0
(C)a+b<c+d,ΔH>0(D)a+b<c+d,ΔH<0
Ans
:(A)
【範例13】
將碳酸鈣置於一可改變體積的密閉容器中進行分解反應:
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)達成平衡時,溫度維持一定,若將容器之體積縮小,當再達成新
平衡時,對以下各項有何影響?
(1)平衡狀態
(2)平衡常數
(3)CaCO3()s、CaO()s和CO2()g之莫耳數
(4)CO2()g之分壓
Ans
:(1)向左(2)不變(3)增加;減少;減少(4)不變
【範例14】
對平衡系:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),H92kJ而言,下列何項改變瞬間可使正向速率變慢,
且新平衡達成時[NH3]減小?
(A)增大容器體積(B)加入NH3(C)移去N2(D)移去NH3(E)升高溫度。
Ans
:(A)(D)
【範例15】
平衡系CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),僅含有足量的CaCO3、CaO和CO2。
原壓力為P,體積為
V,在時間t0時,容器體積減半為
1
2V,並維持為
1
2V。
若固體所佔體積可忽略且溫度維持不
變,則此系統壓力與時間的關係為下列何者?
~化學平衡p12~
(13)Ans
:(B)
************牛刀小試************
1.25℃時,反應CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H+(aq),平衡系中,
(1)加入CHCOOH3()l平衡向移動,H莫耳數,[H]。
(2)加入水平衡向移動,H莫耳數,[H]。
(3)加入CHCOONa3()s平衡向移動,H莫耳數,[H]。
2.下列反應加入水,平衡會向右移動,且新平衡時各成分濃度不變者為何?
(A)Fe3+
(aq)+SCN-(aq)FeSCN2+(aq)
(B)Cu(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+2Ag(s)
(C)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
(D)Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)
(E)PbSO4(s)+H+(aq)Pb2+(aq)+HSO4-(aq)
3.上題中加入水,平衡不移動,且新平衡時各離子濃度變小者為何?
4.在下列平衡系中,所加措施何者可使平衡向右移動以達新平衡?
(A)I3-(aq)I2(s)+I-(aq)(加入四氯化碳)
(B)H2O(l)H2O(g)(加入食鹽)
(C)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(加入碳酸鈣固體)
(D)FeSCN2+
(aq)Fe3+(aq)+SCN-(aq)(加入少量與平衡系同濃度之硝酸鐵溶液)
(E)BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)(加水)。
5.下列方程式,其反應速率(r1、
'
1
r為正反應速率,r2、
'
2
r為逆反應速率)隨溫度、壓力之關係
圖與下圖較接近者為?
(甲:反應系溫度升高)(乙:反應系容積減少)
(A)2NH3(g)N2(g)+3H2(g),H92KJ
r2’
r1’
(14)(B)2C(s)+3H2(g)C2H6(g),H-80KJ
(C)2HI(g)H2(g)+I2(g),H26KJ
(D)N2(g)+2O2(g)N2O4(g),H75.7KJ
6.某反應A(g)+B(g)C(g),k1為正反應速率常數,k2為逆反應速率常數,正向活化能為
100kJ/mol,逆向活化能為50kJ/mol,當溫度升高,k1變為
'
1
k,k2變為
'
2
k,
則下列何者正確?
(A)'
1
k>k1,
'
2
k>k2(B)
'
1
k<k1,
'
2
k<k2(C)
1
2
k
k>
'
1
'
2
k
k(D)
'
1
'
2
k
k>
1
2
k
k。
7.在H2(g)+I2(g)2HI(g)+17kJ平衡系中,以虛線劃出HI生成量-時間變化圖如圖,今
改變下列何項措施,可使變化如圖中實線所描述?
HI生成量
時間
(A)升高溫度(B)降低溫度(C)增加總壓(D)加入鉑粉作催化劑(E)增加氫的分壓。
8.在CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)之平衡系中,於定溫時,縮小該密閉容器體積,當達新平
衡時下列何項錯誤?
(A)[CO2]不變(B)CO2莫耳數減小(C)CaO量減少(D)[CaCO3]變大。
9.NH3(g)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)平衡中,加入少許硝酸,下列何者正確?
(A)氨水的氨蒸氣壓上升(B)氨水的氨蒸氣壓下降(C)溶液的pH值上升
(D)溶液的pH值下降(E)[NH4]
增加。
10.有關哈柏法製氨的反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+熱,下列敘述何者正確?
(A)反應速率3
22
[][]
rkNH,k為速率常數,只與溫度有關
(B)溫度升高,氮與氫的碰撞頻率增快,平衡向右移,有利氨的生成
(C)常用鐵粉作催化劑,混有少量氧化鉀與氧化鋁,可增強鐵粉的催化能力
(D)使l莫耳的氮氣與3莫耳的氫氣混合,在500℃、500atm時,通過適當催化劑,則
生成2莫耳的氨氣。
11.右圖為aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)平衡系,A的
~化學平衡p14~
A的莫耳數
溫度
100atm
10atm
1atm
(15)莫耳數與壓力、溫度的關係,下列何者正確?
(A)正反應為吸熱反應,a+b>c+d
(B)正反應為吸熱反應,a+b<c+d
(C)正反應為放熱反應,a+b>c+d
(D)正反應為放熱反應,a+b<c+d。
12.下列平衡的氣體反應中,縮小容器體積及升溫均可使畫線物質新平衡時的濃度增加者為
何者?
(A)N2+2O22NO2-16.2kcal(B)2NO2N2O4+13.9kcal
(C)2NO+O22NO2+27kcal(D)2NON2+O2+43.2kcal
(E)N2+2O2N2O4-2.3kcal
13.反應N2O4(g)2NO2(g),在0℃達到平衡時,[NO2]:[NO24]=1:59;在25℃時,
2
[NO]:[NO24]=1:1.77。
下列敘述何者正確?
(A)上述之右向反應為放熱反應(B)上述之右向反應為吸熱反應
(C)在0℃時,
59
1
C
K(D)在0℃時,Kc59
(E)增加壓力有利於NO2的生成。
14.己知:C2H2+H2C2H4溫度下降時平衡向右移;
CH42242
1
H
H
C溫度上升平衡向右移。
又知:(a)C+2H2CH4+Q1;
(b)22
1
H
C22
2
1
H
C+Q2;
(c)C+H2224
1
H
C+Q3;試比較Q1、Q2、Q3大小?
※
牛刀小試解答※
1.(1)右、增加、變大(2)右、增加、變小(3)左、減少、變小2.C3.D4.AE5.A6.AD7.B
8.D9.BDE10.C11.D12.ABDE13.B14.Q1>Q3>Q2
第二節平衡常數
(16)一般計算原則:1.列出平衡方程式
2.列出未平衡狀況之濃度,依題意及方程式列出平衡時之各成分濃度
(未知者設x)
3.代入平衡定律式
4.解方程式
【範例1】
溫度T℃時,反應H2(g)+I2(g)2HI(g)之Kc64,反應剛開始時,H2與I2的濃度相等,平衡
後,HI的濃度為4×10-3M。
試計算
2
H與I2之初濃度為若干M?
Ans
:2.5×10-3M
【範例2】
氣態NO2會形成雙體NO24,其平衡常數在300K時為6.00atm-1。
於此溫度下,在1升容器
中,加入1.00atm的NO2,試問達平衡之後,其總壓為若干atm?
Ans
:5/8atm
【範例3】
將COCl2()g置於一2升容器中,加熱使之分解為CO及Cl2,達平衡時[COCl2]4.0M。
若再
加入COCl2()g於容器中使再達平衡時[COCl2]16.0M。
試問再達平衡時之[CO]與首次達平衡
時之[CO]比較有何變化?
(A)減為三分之一(B)不變(C)增為二倍(D)增為四倍。
Ans
:(C)
【範例4】
1升容器中SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)之平衡混合物,發現含有SO2(g)0.80mol、NO2(g)
0.10mol、SO3(g)0.60mol及NO(g)0.40mol,再加入0.10molNO2於平衡系中,試求:
(1)平衡常數Kc?
(2)新平衡系中各成分的濃度?
(17)Ans
:(1)3(2)0.74、0.14、0.66、0.46
【範例5】
定溫定容下,在1升容器中,A(g)+B(g)C(g)+D(g)之平衡系中,發現A、B、C、D各有
0.8、0.1、0.6、0.4mol。
於此平衡系中需再加入若干mol的C,才可使B增為0.3mol?
Ans
:4.1mol
【範例6】
已知Ag(NH3)2+(aq)Ag+(aq)+2NH3(aq),Kc=6.4×10-8,則將0.2MAgNO3(aq)與2MNH3(aq)
等體積混合:
(1)平衡時,[AgNH(32)]
M。
(2)平衡時,[NH3]M。
(3)有若干%的Ag仍以Ag存在。
Ans
:(1)0.1(2)0.8(3)10-5
【範例7】
初濃度為0.4M、3升的Cu(aq)
,達2Cu+
(aq)Cu(s)+Cu2+(aq),Kc=2.0×107平衡後,溶液中
[Cu]為若干M?
(A)2.2×10-5(B)4.4×10-5(C)5.0×10-5(D)1.0×10-4。
Ans
:(D)
【範例8】
反應CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的平衡常數Kp=1.16atm(800℃)。
試計算將20.0克碳酸鈣置
於10.0升的真空容器中,加熱至800℃,而達平衡時,未變化碳酸鈣的百分率?
Ans
:35%
【範例9】
在PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)平衡系中,某一定溫度及1atm下,PCl5()g之分解百分率為α,則
此溫度下之平衡常數Kp應為何?
(18)Ans
:α/(1-2α2)
【範例10】
某四氧化二氮氣體,加熱至60℃後,壓力為1atm,密度為2.53g/L。
(1)試問此時四氧化二氮解離的百分率為何?
(2)試寫出上述解離反應方程式?並求其壓力平衡常數?
Ans
:(1)33.3%、(2)0.5atm
【範例11】
取0.2MFeNO(33()aq)及0.002MKSCN(aq)各取5mL混合於第一試管,作為標準溶液。
另
取0.2MFeNO(33()aq)10mL加水稀釋至總體積25mL,取此稀釋液5mL與等體積0.002M
(aq)
KSCN混合於第二試管中。
兩試管比色顏色相同時,第一試管高度6.1cm,第二試管高度
7.0cm。
試回答下列問題:
(1)兩試管中最終呈什麼顏色?
(2)第二試管中,FeSCN2之平衡濃度為若干M?
(3)Fe3+
(aq)+SCN-(aq)FeSCN2+(aq)的平衡常數值為若干?
Ans
:(1)血紅(2)8.7×10-4(3)172M1
************牛刀小試************
1.已知COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)於某溫度時,6M之COCl2之分解率為25%,若溫度不變,
則欲使COCl2之分解率為50%而達平衡,則COCl2之初濃度應為?
(A)3(B)2(C)1(D)0.5M。
2.己知2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數為K,若HI的解離度為α,則試以K表示,α=?
~化學平衡p18~
(19)3.若AB(g)A(g)+B(g)平衡系中,AB的解離度為0.5,則平衡總壓為若干Kp?
4.定溫下,2A(g)+B(g)C(g)+2D(g)之Kc=4,今在一密閉容器中置入各1atm的A與B,
達平衡時,容器內總壓為atm。
5.己知A(g)+2B(g)C(g),Kc=1014,在定溫下,將0.1莫耳A與0.1莫耳B混合,並調整溶
液至體積為1升,試求達平衡時[]A、[]B、[]C各為若干M?
6.在25℃,平衡系N2O4(g)2NO2(g),之總壓為1atm,混合氣體之密度為3.18g/L。
試求Kp為何?
7.已知800℃時,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)之Kc=2.7×10-3M。
若將下列各物質分別置於一
熱至800℃的真空容器中,假設該容器中CO2所佔空間均為10升,試求下列各組物質在
該容器中CO2之最後壓力分別為若干mmHg?
(1)1克CaCO3(2)5克CaCO3
(3)2克CaCO3及5.6克CaO(4)10克CaCO3及4.4克CO2
(5)4.4克CO2及11.2克CaO(6)1克CaCO3及0.44克CO2。
8.~10.右圖中有A、B二等體積之玻璃球。
活門未開啟前,A、B球
上之壓力計所示之壓力分別為PA=0.60atm、PB=0.70atm。
在下列各題的情況下,將活門開啟,當再達平衡時,壓力計
讀數變為PA及PB。
(溫度維持不變)
8.若A球中含有少量某揮發性液體,PA=0.60atm為其飽和蒸氣壓;B球中所盛為氮氣,
B
P=0.70atm。
活門開啟後,再達平衡時仍有少量液體殘留於球中,則
(A)PA=0.60atm、PB=0.70atm(B)PA=0.60atm、PB=0.60atm
(C)PA=0.65atm、PB=0.65atm(D)PA=0.95atm、PB=0.95atm。
9.若A球中所盛為H2,PA=0.60atm;B球中所盛為H2、CO、CO2、HO2混合氣體,
B
P=0.70atm。
溫度維持在1260K,下列反應達平衡:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g),
(20)(A)PA=0.60atm、PB=0.70atm(B)PA=0.40atm、PB=0.40atm
(C)PA=0.65atm、PB=0.65atm(D)PA=0.95atm、PB=0.95atm。
10.若A球中所盛為CO,PA=0.60atm;B球中所盛為Cl2,PB=0.70atm。
溫度維持在640
K,
當活門開啟後,下列反應達平衡:COCl2(g)CO(g)+Cl2(g),Kp=0.02atm。
則於活門
開啟後,各球之壓力應為何?
(A)PA=0.25atm、PB=0.25atm(B)PA=0.40atm、PB=0.40atm
(C)PA=0.65atm、PB=0.65atm(D)PA=0.95atm、PB=0.95atm。
※
牛刀小試解答※
1.C2.
K
K
2
1
2
3.3Kp4.25.0.05M;10
-7;0.05M6.0.14
7.(1)67;(2)181;(3)134;(4)670;(5)181;(6)1348.D9.C10.B
第三節溶度積常數(solubilityproductconstant)
壹、沉澱表
溶解度分類離子化合物例外
幾乎皆可溶凡IA
+、NH
4+、NO3-、
CH3COO-的化合物
大多數可溶
Cl-、Br-、I-難溶:Hg
22+、Cu+、Pb2+、Ag+、Tl+
SO42-
微溶:Ca2+
難溶:Sr2+、Ba2+、Pb2+
大多數難溶
S2-可溶:IA+、NH
4+、IIA2+
OH-可溶:IA
+、NH
4+、Sr2+、Ba2+
微溶:Ca2+
CO32-、SO32-、PO43-等可溶:IA+、NH4+
註IA+表鹼金族離子、IIA2+表鹼土族離子
2、常見微溶性鹽類的顏色:
AgCl:白CaSO4:白Ag2CO3:白CuS:黑
AgBr:淡黃BaSO4:白CaC2O4:白HgS:黑褐色
AgI:黃PbSO4:白BaC2O4:白ZnS:白
(21)Ag2CrO4:磚紅BaSO3:白BaCrO4:黃Ca3(PO4)2:白
Ag2S:黑CaCO3:白PbCrO4:黃Fe(OH)3:赤褐
Hg2Cl2:白Al(OH)3:白Cu(OH)2:淡藍
3、沈澱物的再溶解:
(1)難溶於水中,可溶於酸中者:
(a)碳酸鹽、亞硫酸鹽、鉻酸鹽
例:CaCO3(s)+2HClCa2++CO2+2H2O
CaSO3(s)+2HClCa2++SO2+2H2O
2PbCrO4(s)+2H+2Pb2++H2O+Cr2O72-
(b)金屬氫氧化物
例:Mg(OH)2(s)+2H+Mg2++2H2O
(c)MnS(s)、FeS(s)、CoS(s)、NiS(s)、ZnS(s)易溶於強酸
例:ZnS(s)+2H+Zn2++H2S
FeS(s)+2H+Fe2++H2S
(2)兩性氫氧化物難溶於水,但可溶於強酸或強鹼中:
Be(OH)2(s)、Al(OH)3(s)、Zn(OH)2(s)、Cr(OH)3(s)、Sn(OH)2(s)、Pb(OH)2(s),Ga(OH)3(s)
例:
Al(OH)3(s)+3H+Al3++3H2O;Al(OH)3(s)+OH-Al(OH)4-
Be(OH)2(s)+2OH-Be(OH)42-;Zn(OH)2(s)+2OH-Zn(OH)42-
(3)可溶於氨水者:
Co(OH)2(s)、Ni(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)、Zn(OH)2(s)、AgOH(s)、Cd(OH)2(s)
例:
AgOH(s)+2NH3Ag(NH3)2(aq)+;Cu(OH)2(s)+4NH3Cu(NH3)4(aq)2+
【範例1】
硝酸鎳Ni(NO3)2溶液與硫化鈉Na2S溶液混合時會產生黑色的沉澱,試寫出該沉澱的
化學式?
Ans
:NiS
【範例2】
Al3+(aq)Al(OH)NaOH©Î®ò¤ô3(S)NaOHAl(OH)4(aq)
H+H+
Zn2+(aq)Zn(OH)NaOH©Î®ò¤ô2(S)¹L¶q®ò¤ôZn(NH3)4(aq)
H+H+
(22)硝酸鉛Pb(NO3)2與氯化鈉NaCl作用產生的白色沉澱,試寫出該沉澱的化學式?
Ans
:PbCl2
【範例3】
下列各組中的離子濃度均為0.1M,何者會有大量的沉澱?
(A)Mg2+,K+,NO
3-,Cl- (B)Ba2+,Na+,OH-,NO3-
(C)Ca2+,Ba2+,Cl-,S2- (D)Pb2+,Mg2+,SO
42-,Cl-
Ans
:(D)
【範例4】
有一胃病患者,檢查顯示其胃液中含氫氯酸的濃度為0.06莫耳/升,用含氫氧化鋁的胃藥中和,
化學反應式如下:Al(OH)3+3HCl→AlCl3+3H2O,若此病人共分泌出0.3升的胃液,需服
用多少克的氫氧化鋁,恰可中和胃酸﹖(原子量H=1.0,O=16.0,Al=27.0)
(A)0.26 (B)0.47 (C)1.4 (D)4.2克
Ans
:(B)
【範例5】
水中含有Ca2+、Mg2+稱為硬水,硬水中若含有Cl-或SO
42-稱為永久硬水,若要將永久硬水軟
化可添加碳酸鈉,因其會產生何種沉澱而將硬水軟化?
(A)MgSO4 (B)MgCO3 (C)CaSO4 (D)CaCO3(E)CaCl2
Ans
:(B)(D)
【範例6】
下列化合物,何者可以溶解於強酸,也可溶解於強鹼?
(A)Cu(OH)2 (B)Mg(OH)2 (C)AgOH (D)Zn(OH)2(E)Al(OH)3
Ans
:(D)(E)
【範例7】
有一水溶液含Ag+、Mg2+、Ba2+及Ni2+四種陽離子各0.01M。
若以NaOH、NaCl、Na
2SO4
及Na2S溶液作為試劑使之分離,則下列滴加四種試劑的先後順序中,哪一項可達到分離
的目的?
(A)NaOH;NaCl;Na2SO4;Na2S(B)Na2S;NaOH;NaCl;Na2SO4
(C)Na2SO4;Na2S;NaOH;NaCl(D)NaCl;Na2SO4;NaOH;Na2S
(E)NaCl;Na2SO4;Na2S;NaOH
Ans
:(E)
【範例8】
有甲、乙、丙三瓶不同的液體,要知道各瓶中的液體為何種藥劑,而從事下列實驗:
(1)各取一部分液體,分別倒入試管然後加等量的水稀釋,並各滴加氯化鋇溶液時,只有甲
液的試管生成白色沉澱。
(2)將硝酸銀溶液加入乙及丙的試管,結果兩支試管都產生沉澱,但再加入過量的氨水時,
只有丙試管的白色沉澱會溶解。
試問甲、乙、丙的液體分別是什麼藥劑?
(A)甲為H2SO4、乙為HI、丙為HCl(B)甲為HI、乙為H2SO4、丙為HCl
(C)甲為H2SO4、乙為HCl、丙為HI(D)甲為HCl、乙為H2SO4、丙為CH3COOH
(23)Ans
:(A)
【範例9】
有兩個反應如下:
下列敘述,何者正確?
(A)甲為Al(OH)3,不溶於NaOH(aq)中,故乙仍為Al(OH)3
(B)丙、庚均為白色沉澱
(C)丙不溶於H2SO4(aq)中,戊可溶於NaOH(aq)中
(D)辛為Ag(NH3)2+,加入HCl後,可得AgOH沉澱
Ans
:(B)
貳、溶度積常數定義:
定溫下,微溶性鹽類在水中解離達平衡時,形成飽和溶液,溶液中各離子濃度的係
數次方相乘積為定值,稱為溶度積常數(Ksp),簡稱為溶度積。
ex:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),溶度積(Ksp)=[An][mBm]n
Ksp的表示法:
【例1】PbCl2(s)Pb2+(aq)+Cl-(aq)
Ans
:Ksp=[Pb][Cl2+-]2
【例2】氯化亞汞(HgCl22)在水中的溶度積為?
(A)[Hg][2Cl]2(B)[Hg][Cl](C)22
2
[Hg][Cl]
Ans
:(C)
參、純水中Ksp與溶解度(Smol/L)的關係:
肆、Ksp與溶解度(SmolL/)的大小:
1.游離離子數相同才能說Ksp越大,溶解度(SmolL/)越大。
2.若Ksp值相同,則游離離子多的溶解度(SmolL/)。
3.若溶解度(SmolL/)相同,則游離離子多的Ksp值。
(24)伍、同離子效應:微溶性鹽類在有共同離子存在時,溶解度降低之效應。
1.難溶鹽+可溶鹽(含有相同的離子)
同離子效應會使難溶鹽的溶解度變的更小。
2.多個難溶鹽混合的題目
陸、溫度對溶度積(Ksp)的影響:
柒、判斷是否可以產生沈澱:
在鹽類水溶液中,將各離子之莫耳濃度代入溶度積常數的表示式中,得到的乘積為Q:
1.若Q>Ksp,則會產生沈澱,直到Q=Ksp
2.若Q<Ksp,則不會產生沈澱
3.若Q=Ksp,則此溶液剛好飽和,不會產生沈澱
捌、選擇沈澱(或部分沈澱):
溶液中含有兩種或兩種以上可以發生沈澱之離子,若慢慢地滴入一種可以使溶液發生沈
澱之離子,則可以讓沈澱有先後之別,叫做選擇沈澱。
玖、氯化銀溶於氨水的計算題:
【範例1】
在某溫度下,氟化鈣之溶度積(Ksp)為3.2×10-11。
在同溫下氟化鈣之溶解度約為?
(1)gL/(2)molL/(3)ppm。
(原子量:Ca40,F19)
Ans
:(1)1.56×10(2)2×10-2-4(3)15.6
【範例2】
某溫度時PbI2()s的溶解度=5.0×10-3molL/,問:
(1)飽和溶液中[Pb2]=M、[]I=M
(2)PbI2的Ksp=
Ans
:(1)5×10-3(2)10(3)5×10-2-7
~化學平衡p24~
(25)【範例3】
某溫度時BaSO4()s的Ksp1.0×10-10,問:
(1)BaSO4()s的溶解度=molL/
(2)100mL飽和溶液中溶解的BaSO4=克。
(BaSO4=233g/mol)
(3)2升飽和溶液中含有Ba2=克。
(Ba=137g/mol)
Ans
:(1)10-5(2)2.33×10-4(3)2.74×10-3
【範例4】
在18℃時CaF2的溶解度為0.00160g/100mL水,試求CaF2的溶度積。
Ans
:3.45×10-11
【範例5】
22
HgCl的溶度積常數為3.2×10-17。
試計算下列各題:(Hg200)
(1)HgCl22的溶解度為若干M?
(2)250毫升的HgCl22飽和溶液中含亞汞離子若干克?
Ans
:(1)2×10M(2)2×10-6-4g
【範例6】
用100毫升的蒸餾水沖洗3.32克的鉻酸銀,試計算可能損失的最大百分率為何?
(原子量:Ag108、Cr52、AgCrO24的Ksp4×10-12)
Ans
:0.1%
【範例7】
於25℃時,氟化鍶之溶解度為126ppm。
試計算其Ksp為若干?(Sr88、F19)
Ans
:4×10-9
【範例8】
欲溶解等莫耳數的下列鹽類,何者需水量最少?
(A)NiCO3(Ksp1×10-7)(B)MgF2(Ksp7×10-9)
(C)AgAsO34(Ksp1×10-22)(D)PbPO3(42)(Ksp8×10-43)
Ans
:(B)
(26)【範例9】
用AX、BX2、CX3三種鹽類之溶度積分別為1.0×10-10、1.0×10-15、6.0×10-21,其飽和溶液中所
含[X]分別為a、b、c,則下列何者正確?
(A)a>b>c(B)b>c>a(C)c>b>a(D)a>c>b。
Ans
:(B)
【範例10】
(1)AB(2)AB2(3)AB2(4)AB22等四種沉澱之Ksp(溶度積)數值相等時,下列有關各沉澱的
溶解度(各以SmolL/表示)之關係式,何者正確?
(A)S1S2S3S4(B)S1>S2>S3>S4(C)S42S1(D)S2S3(E)S4>S3;S2>S1。
Ans
:(D)(E)
【範例11】
若知AgCl的Ksp1.0×10-10,問:
(1)在純水中AgCl的溶解度=mol/升
(2)在1.0MNaCl(aq)中AgCl的溶解度=mol/升
(3)1.0MNaCl(aq)100mL可以溶解AgCl=克。
(AgCl=143.5g/mol)
Ans
:(1)10(2)10-5-10(3)1.435×10-9g
【範例12】
鉻酸銀固體在0.1M硝酸銀溶液中之溶解度為1.6×10-10M,試求:
(1)鉻酸銀之離子積常數?
(2)鉻酸銀在0.1MKCrO24(aq)中之溶解度為若干M?
Ans
:(1)1.6×10-12(2)2×10-6M
【範例13】
若PbCl2在0.010MPbNO(32)溶液中的溶解度S(莫耳/升),則PbCl2的溶度積等於多少?
(A)4S3(B)0.04S2(C)0.01S3(D)0.04S24S3。
~化學平衡p26~
(27)Ans
:(D)
【範例14】
在0.1MNaB(aq)400毫升中加入過量AB2()s而達平衡時,[A2]1×10-8M,於此混合液中再
加入純水400毫升,達新平衡(仍有固體)時[A2]M。
Ans
:4×10-8
【範例15】
氟化鈣在下列何種水溶液中的溶解度最小?
(A)純水(B)0.10MNaF(C)0.10MCaCl2(D)0.10MHCl。
Ans
:(B)
【範例16】
已知AgCl()s、AgBr()s、AgI()s的Ksp值分別為K1、K2、K3,則在一含AgCl()s、AgBr()s、AgI()s
的溶液中:
(1)[Ag]。
(2)AgCl()s的溶解度=。
(3)AgBr()s的溶解度=。
(4)AgI()s的溶解度=。
Ans
:(1)(k1+k2+k3)(2)k1/21/(k1+k2+k3)1/2(3)k2/(k1+k2+k3)1/2(4)k3/(k1+k2+k3)1/2
【範例17】
2
()
MgOH和CaOH()2之Ksp分別為8.9×10-12、1.3×10-6。
若將各0.1克的MgOH()2和
2
()
CaOH一起投入100毫升之水中,達平衡時溶液中[OH]與[Mg2]各為若干M?
(答案取至兩位有效數字即可)
Ans
:(1)1.36×10M(2)4.81×10-2-8M
【範例18】
於鉛離子濃度[Pb2]1.0×10-3M的溶液中,加入等體積濃度為1.0×10-3M的氯化鈉溶液,
有無沉澱產生?(PbCl的Ksp2.0×10-5)
(28)Ans
:無沉澱
【範例19】
誤食草酸,血液中的鈣離子會形成草酸鈣沉澱而產生中毒症狀,若血液中鈣離子的濃度約為
0.0025M,試問草酸的濃度至少應多大才能產生沉澱?(草酸鈣的Ksp2.3×10-9)
Ans
:9.2×10-7M
【範例20】
己知CaSO4之Ksp2.0×10-4,將2.0×10-2M之CaCl2(aq)30mL與1.0×10-1M之NaSO24(aq)
10mL相混合。
下列何者正確?(CaSO4=136g/mol)
(A)混合液中[Cl]3.0×10-2M(B)混合後無沉澱產生
(C)混合後生成0.0272克CaSO4(D)混合後生成0.015莫耳CaSO4
(E)混合後生成0.005莫耳CaSO4。
Ans
:(A)(C)
【範例21】
在某溫度,PbI2之Ksp為2.5×10-9,在此溫度,取1.0×10-3M之NaI溶液與同體積的未知
濃度之PbNO(32)溶液充分混合,若欲使之生成PbI2沉澱,則此PbNO(32)溶液之最低濃度應
為多少?
(A)2.5×10-3M(B)2.0×10-2M(C)5.0×10-2M(D)8.0×10-2M(E)1.0×10-1M。
Ans
:(B)
【範例22】
含有2.22克氯化鈣之水溶液500毫升與含有2.84克硫酸鈉之水溶液500毫升混合時,產生
0.816克之沉澱。
試求硫酸鈣之溶度積?(Ca40、Na23、Cl35.5、S32、O16)
Ans
:1.96×10-4
【範例23】
甲溶液含Am離子濃度為0.03M,乙溶液含Bn離子濃度為0.14M,取不同體積之甲、乙兩
溶液混合得沉澱之毫莫耳數如下圖所示‧
(1)沉澱之化學式,以A、B表之為何?
(2)此沉澱物在純水中之溶解度為若干M?
~化學平衡p28~
(29)(3)此沉澱物之Ksp為若干?
沈澱(mmol)
0.1
070100(ml)V甲
100300(ml)V乙
Ans
:(1)AB2(2)2×10M(3)3.2×10-2-5
【範例24】
溶液中含0.1M之Cl(aq)
與0.01M之2
4(aq)
CrO,逐滴滴入AgNO3(aq),已知Ksp值如下:
AgCl2.8×10-10、
24
AgCrO2.0×10-12,試問:
(1)若欲產生AgCl沉澱,則溶液中[Ag]至少要超過M
(2)若欲產生AgCrO24沉澱,則溶液中[Ag]至少要為超過M
(3)反應過程中,先沉澱,後沉澱
(4)寫出下列情形時,溶液中[Ag]的範圍:
(a)沒有沉澱;
(b)只有AgCl沉澱;
(c)有AgCl沉澱及AgCrO24沉澱。
(5)當第二種沉澱產生時,先沉澱的離子濃度剩下為M,(剩下為原濃度的
%)
Ans
:(1)2.8×10-9(2)1.414×10-5(3)AgCl、Ag
2CrO4(4)(a)[Ag+]<2.8×10-9
(b)1.414×10-5>[Ag+]>2.8×10-9(c)[Ag]>1.414×10+(5)2×10-5-5、0.02
【範例25】
於t℃時,AgCl之Ksp1×10-10;AgSCN之Ksp1x10-12。
在此溫度下,將硝酸銀溶液加於
0.01MCl(aq)
與0.01MSCN(aq)
之混合溶液中。
下列何者正確?
(A)在溶液中之[Ag]為1×10-10M時,只生成AgSCN沉澱
(B)在溶液中之[Ag]為1×10-9M時,只生成AgSCN沉澱
(30)(C)在溶液中之[Ag]為1×10-8M時,生成AgSCN但不生成AgCl沉澱
(D)在溶液中之[Ag]為1×10-7M時,同時生成AgSCN及AgCl沉澱
(E)AgSCN及AgCl同時沉澱時,溶液中[Cl]:[SCN]=100:1。
Ans
:(B)(C)(D)(E)
【範例26】
已知Ag(NH3)2+Ag+(aq)+2NH3(aq)Kc6×10-8,
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp1.7×10-10。
試計算氯化銀在0.50MNH3(aq)中之溶解度?
(A)2.8×10-3M(B)2.4×10-2M(C)3.5×102M(D)1.0×10-3M。
Ans
:(B)
【範例27】
已知AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)之Kc2.4×10-3,AgCl之Ksp1.8×10-10。
試計
算氯化銀在下列各水溶液中之溶解度為若干M?
(1)純水中?
(2)0.5M氯化鈉溶液中?
(3)5.0M氨水中?
Ans
:(1)1.34×10-5(2)3.6×10-10M(3)0.22M
~化學平衡p30~
(31)************牛刀小試************
1.於25℃時,氯化銀的溶度積常數為1.8×10-10,試求氯化銀的溶解度,分別以
(1)mol/L(2)g/100mL表示。
2.某無機鹽類(2
2
MX),在25℃時的飽和溶液之溶解度為2.0×10-4M,試求該鹽類在25℃
之溶度積為若干?
(A)4×10-2(B)8×10-2(C)8×10-12(D)3.2×10-11。
3.在1.0升的碘化亞汞飽和溶液中,若碘離子的濃度為2.7×10-3M,則碘化亞汞的溶度積為?
(2.72=7.3、2.73=19.7、2.74=53.1)
(A)7.3×10-6(B)5.3×10-11(C)4.9×10-9(D)9.8×10-9。
4.室溫下,下列各化合物之溶度積分別如下:
AgClAgIAgS2AgCO23
Ksp1.6×10-101.5×10-161.6×10-496.2×10-12
以同體積的0.1M之下列陰離子來回收定影液中的銀離子,何者最有效?
(A)S2(B)I(C)Cl(D)2
3
CO。
5.設AB,AB2,AB3,A2B3均為難溶鹽,溶解於水後完全解離為單原子離子,且各鹽的溶解
度(mol/L)相同,則其Ksp以何者為最大?
(A)AB(B)AB2(C)AB3(D)A2B3。
(32)6.承上題所設,若其Ksp相同,則溶解度(mol/L)以何者為最大?
(A)AB(B)AB2(C)AB3(D)A2B3。
7.已知CaF2之Ksp3.2×10-11,試求:(Ca40、F19)
(1)在純水中,CaF2之溶解度為若干M?
(2)在0.02M之CaCl2(aq)中,CaF2之溶解度為若干M?
(3)在0.02M之NaF(aq)10升中,可溶解CaF2若干克?
(4)在0.04M之NaF(aq)中,CaF2之溶解度為若干M?
8.考慮2
2()s(aq)2(aq)
ABAB的平衡,若在1×10-5MNaB中,
2()s
AB的溶解度為xmol/L時,
下列何者為AB2()s的Ksp?
(A)x3(B)x(x+10-5)2(C)4x3(D)x(2x+10-5)2。
9.若過氯酸鋰LiClO4在水中可完全解離。
在1升之飽和過氯酸銣RbClO4溶液中,加入3.00
莫耳之LiClO4時,可測量出溶液中銣離子之濃度會減為原有濃度的百分之一,試求
4
RbClO之Ksp為若干?
(A)3×10-2(B)9×10-2(C)3×10-4(D)9×10-4。
~化學平衡p32~
(33)10.今有3.32克的鉻酸銀用100毫升的蒸餾水沖洗,其損失率為用相同體積的0.001M的硝
酸銀水溶液沖洗之損失率的若干倍?(鉻酸銀之Ksp4.0×10-12)
(A)25(B)2500(C)1000(D)10。
11.在0.10MKF(aq)中,PbF2的溶解度為S,則PbF2之Ksp?
(A)4S3(B)0.1S(C)0.01S(D)0.1S2。
12.AgCrO24在下列四種溶液中之溶解度何者最小?
(A)0.2MAgNO3(aq)(B)0.1MAgNO3(aq)(C)0.2MKCrO24(aq)(D)純水中。
13.在1升的0.1MNaI(aq)中加入0.1莫耳之TlI結晶。
平衡時,測得溶液中各離子濃度為
[Tl]9.0×10-7M,[Na]0.1M,[]I0.1M,若在此溶液中再加入9.0升的純水,則
溶液中各離子濃度變為若干?
(A)[Na]0.01M,[]I0.01M,[Tl]9.0×10-7M
(B)[Na]0.01M,[]I0.01M,[Tl]9.0×10-6M
(C)[Na]0.01M,[]I0.01M,[Tl]9.0×10-8M
(D)[Na]0.01M,[]I0.02M,[Tl]9.0×10-6M。
14.SrSO4及PbSO4之溶度積分別為7.6×10-8及1.4×10-8,則在一含固體硫酸鍶及硫酸鉛的
(34)溶液中,其SO42
之濃度為何?
15.氫氧化鎂溶於1MNaOH(aq)中製成飽和溶液後,取其澄清液與
(A)等體積1MNaOH(aq)混合時,可產生沉澱
(B)等體積1MNaOH(aq)混合時,[Mg2]減半
(C)等體積1MNaOH(aq)混合時,[Mg2]Ksp
(D)等體積純水混合時,仍可維持[Mg2][OH]2Ksp
(E)等體積純水混合,再加入0.1莫耳MgOH()2固體後,[Mg2]4Ksp。
(已知MgOH()2之Ksp9×10-12)
16.有0.1M硝酸鎂溶液1000毫升。
如欲使其所含Mg2之90%沉澱,須用2.0M碳酸鈉溶
液約若干毫升?(碳酸鎂之Ksp1×10-6)
17.將硝酸銀溶液與同濃度、同體積的氯化鉀溶液混合。
下列有關平衡後混合溶液中各離子濃
度間的關係何者錯誤?
(A)[Ag][NO3]
(B)[K][Cl](C)
3
[K][NO]
~化學平衡p34~
(35)(D)[Ag][Cl](E)
3
[Ag][K][NO][Cl]。
18.溶液中A和B產生ABmn的沈澱,m、n為1至3的整數。
在初值總濃度([][]AB)一定
的條件下做沈澱量的測定時,若於[]0.4
[][]
A
AB時測得最高沈澱量,則此沉澱之化學式
可能為下列何者?
(A)AB(B)AB22(C)AB2(D)AB23。
19.氯化銀與鉻酸銀的溶度積(Ksp)各為1.7×10-10、1.2×10-12。
(1)試計算氯化銀飽和溶液中銀離子的濃度?
(2)若取氯化銀飽和溶液10毫升和10毫升的0.01M鉻酸鉀溶液混合時,是否有鉻酸銀
沉澱生成?(以計算判定)
(3)在上述混合液中,欲使鉻酸銀開始產生沉澱的鉻酸根之莫耳濃度應為如何?
20.有一溶液每升含0.1molCl及0.1mol2
4
CrO,在此溶液中逐漸加入硝酸銀溶液時(體積
變化不計),(AgCl之Ksp1.8×10-10;
24
AgCrO之Ksp2.5×10-12)
(36)(1)AgCl或AgCrO24何者先沉澱?
(2)當AgCrO24開始沉澱時,[Cl]M
(3)此時留存溶液中之Cl對原有Cl之百分率為。
21.已知PbSO4、SrSO4之Ksp分別為2×10-7、5×10-8,某溶液含Pb2、Sr2各0.1M,逐滴加
入KSO24,若溶液體積不變,則:
(1)何者先沉澱?(需有計算過程)
(2)當第二種沉澱剛開始生成時,Sr2尚餘百分之幾?
(3)當Pb2沉澱掉60%時,溶液中
2
2
[]
[]
Sr
Pb
?
22.試計算氯化銀在1升的1.0M氨水中之溶解度。
已知AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)Kc2.4×10-3
23.在1升溶液中,需要多少莫耳的NH3始能使1.0×10-3莫耳的氯化銀完全溶解?
(AgCl的Ksp為1.8×10-10,
32
()
AgNH的解離平衡常數為6.3×10-8)
24.CaCO3(s)分解為CaO(s)與CO2(g)的平衡反應式如右:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) 【96指考】
已知850℃時,此反應的平衡常數Kp=1.21(以atm表示)。
試回答下列問題:
(1)取1.0莫耳的CaCO3(s)置入一體積為10.0公升的容器後,將容器抽至真空,並將容器加熱到
850℃。
在此溫度下,當反應達平衡時,容器內氣體的壓力應為幾大氣壓(atm)?
(2)承上題,定溫下(850℃),將容器體積減為5.0公升,並加入1.35atm的氮氣,當反應再度
平
衡時,容器內氣體的壓力應為幾大氣壓(atm)?
(3)承第1小題,定溫下(850℃),再加入0.1莫耳的CaO(s)於容器中,當反應再度平衡時,容
器
中的CaCO3(s)與CO2(g)莫耳數應如何變化?(以增加、減少、不變的方式表示)
~化學平衡p36~
(37)※牛刀小試解答※
1.(1)1.34×10-5;(2)1.9×10-42.D3.D4.A5.A6.D7.(1)2×10-4(2)2×10-5
(3)6.24×10-5(4)2.0×10-88.D9.D10.A11.C12.A13.B14.3.0×10-4M15.BE16.45
17.AB18.D19.(1)1.3×10-5(2)否(3)5.6×10-2M20.(1)AgCl
(2)3.6×10-5(3)0.036%21.(1)SrSO
4;(2)25%;(3)1
422.0.046莫耳/升23.0.021
24.(1)1.21atm(2)2.56atm(3)皆不變
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