题目

4.9某化合物A的水合晶体A·3H2 O脱水反应过程为-|||-cdot 3(H)_(2)O(s)=!=!= Acdot 2(H)_(2)O(s)+(H)_(2)O(g) K-|||-cdot 2(H)_(2)O(s)=!=!= Acdot (H)_(2)O(s)+(H)_(2)O(g) Ke-|||-cdot (H)_(2)O(s)=!=!= A(s)+(H)_(2)O(g) Ke^3-|||-为使A·2H2O晶体保持稳定(不发生潮解或风化),则容器中水的蒸气压p(H2O)与平衡-|||-常数的关系应满足-|||-(A) _(2)^theta gt p((H)_(2)O)/(p)^theta gt (K)_(3)^theta ; (B) ((H)_(2)O)/(p)^theta gt (K)_(2)^theta ;-|||-(C) ((H)_(2)O)/(p)^theta gt (K)_(1)^theta ; (D) _(1)^theta gt p((H)_(2)O)/(p)^theta gt (K)_(2)^theta

题目解答

答案

解析

本题考查固体水合物的相平衡条件，核心在于理解不同水合物晶体在特定蒸气压下保持稳定的条件。关键点在于：

  1. 相邻两个脱水反应的平衡常数关系：当实际水蒸气压介于相邻两个平衡常数之间时，对应的中间水合物晶体最稳定。
  2. 平衡常数与蒸气压的关系：若蒸气压高于某反应的平衡常数，则反应逆向进行，防止更脱水的晶体形成；若低于，则反应正向进行，防止更吸水的晶体形成。

反应平衡分析

  1. 第一反应：$A\cdot 3H_2O(s) \rightleftharpoons A\cdot 2H_2O(s) + H_2O(g)$，平衡常数为$K_1^\theta$。

    • 若$p(H_2O)/p^\theta > K_1^\theta$，反应逆向进行，$A\cdot 2H_2O$不会潮解为$A\cdot 3H_2O$。
    • 若$p(H_2O)/p^\theta < K_1^\theta$，反应正向进行，$A\cdot 3H_2O$脱水为$A\cdot 2H_2O$。

  2. 第二反应：$A\cdot 2H_2O(s) \rightleftharpoons A\cdot H_2O(s) + H_2O(g)$，平衡常数为$K_2^\theta$。

    • 若$p(H_2O)/p^\theta > K_2^\theta$，反应逆向进行，$A\cdot 2H_2O$不会风化为$A\cdot H_2O$。
    • 若$p(H_2O)/p^\theta < K_2^\theta$，反应正向进行，$A\cdot 2H_2O$脱水为$A\cdot H_2O$。

  3. 第三反应：$A\cdot H_2O(s) \rightleftharpoons A(s) + H_2O(g)$，平衡常数为$K_3^\theta$。

    • 本题中$A\cdot H_2O$的稳定性与$K_3^\theta$无关，因题目要求$A\cdot 2H_2O$稳定。

稳定条件推导

  • 防止潮解：需$p(H_2O)/p^\theta < K_1^\theta$（否则$A\cdot 2H_2O$会转化为$A\cdot 3H_2O$）。
  • 防止风化：需$p(H_2O)/p^\theta > K_2^\theta$（否则$A\cdot 2H_2O$会转化为$A\cdot H_2O$）。
  • 综合条件：$K_1^\theta > p(H_2O)/p^\theta > K_2^\theta$，对应选项D。