《2025年高中总复习优化设计高中化学》

4. (2023·广东卷，19节选)配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。
(1)某研究小组对反应$NO_{3}^{-}+2[FeR_{3}]^{2+}+3H^{+}\rightleftharpoons HNO_{2}+2[FeR_{3}]^{3+}+H_{2}O$进行了研究。
用浓度分别为$2.0mol· L^{-1}$、$2.5mol· L^{-1}$、$3.0mol· L^{-1}$的$HNO_{3}$溶液进行了三组实验，得到$c([FeR_{3}]^{2+})$随时间$t$的变化曲线如图。

①$c(HNO_{3})=3.0mol· L^{-1}$时，在$0\sim1min$内，$[FeR_{3}]^{2+}$的平均消耗速率$=$5×10^{-5}mol·L^{-1}·min^{-1}。
②下列有关说法中，正确的有AB(填字母)。
A. 平衡后加水稀释，$\frac{c([FeR_{3}]^{2+})}{c([FeR_{3}]^{3+})}$增大
B. $[FeR_{3}]^{2+}$平衡转化率：$\alpha_{Ⅲ}＞\alpha_{Ⅱ}＞\alpha_{Ⅰ}$
C. 三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小
D. 体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间：$t_{Ⅲ}＞t_{Ⅱ}＞t_{Ⅰ}$
(2)$R$的衍生物$L$可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用$M$表示)与$L$存在平衡：
$M+L\rightleftharpoons ML$ $K_{1}$
$ML+L\rightleftharpoons ML_{2}$ $K_{2}$
研究组配制了$L$起始浓度$c_{0}(L)=0.02mol· L^{-1}$、$M$与$L$起始浓度比$c_{0}(M)/c_{0}(L)$不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体$L$上的某个特征$H$在三个物种$L$、$ML$、$ML_{2}$中的化学位移不同，该特征$H$对应吸收峰的相对峰面积$S$(体系中所有特征$H$的总峰面积计为$1$)如下表。

【注】核磁共振氢谱中相对峰面积$S$之比等于吸收峰对应$H$的原子数目之比；“$＜0.01$”表示未检测到。
①$c_{0}(M)/c_{0}(L)=a$时，$x=$0.36。
②$c_{0}(M)/c_{0}(L)=b$时，平衡浓度比$c_{平}(ML_{2}):c_{平}(ML)=$3:4或0.75。
（3）研究组用吸收光谱法研究了（2）中$M$与$L$反应体系。当$c_{0}(L)=1.0×10^{-5}mol· L^{-1}$时，测得平衡时各物种$c_{平}/c_{0}(L)$随$c_{0}(M)/c_{0}(L)$的变化曲线如图。$c_{0}(M)/c_{0}(L)=0.51$时，计算$M$的平衡转化率______（结果保留两位有效数字）。

答案： 4.答案$(1)①5×10^{-5}mol·L^{-1}·min^{-1} ②AB (2)①0.36 ②3:4$或0.75
(3)98% 解析
(1)①浓度分别为$2.0mol·L^{-1}、$$2.5mol·L^{-1}、$$3.0mol·L^{-1}$的$HNO_{3}$溶液,反应物浓度增加,反应速率增大,据此可知三者对应的曲线为Ⅰ、Ⅱ、$Ⅲ;c(HNO_{3})=3.0mol·L^{-1}$时,在0~1min内,观察图像可知$[FeR_{6}]^{3-}$的平均消耗速率为$\frac{(1.5-1.0)×10^{-4}mol·L^{-1}}{1min}=5×10^{-5}mol·L^{-1}·min^{-1}。$ ②对于反应$NO_{3}^{-}+2[FeR_{6}]^{3-}+3H^{+}\rightleftharpoonsHNO_{2}+2[FeR_{6}]^{2+}+H_{2}O,$加水稀释,平衡向粒子数增加的方向移动$,[FeR_{6}]^{2+}$含量增加$,[FeR_{6}]^{3-}$含量减小$,\frac{c([FeR_{6}]^{2+})}{c([FeR_{6}]^{3-})}$增大,A正确$;HNO_{3}$浓度增加$,[FeR_{6}]^{2-}$转化率增加,故$α_{Ⅲ}＞α_{Ⅱ}＞α_{Ⅰ},B$正确;观察图像可知,三组实验反应速率都是前期速率增加,后期速率减小,C错误;硝酸浓度越高,反应速率越快,体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间越短,故$t_{Ⅲ}＜t_{Ⅱ}＜t_{Ⅰ},D$错误。$ (2)①c_{0}(M)/c_{0}(L)=a$时$,S(ML_{2})+S(ML)+S(L)=1,$且$S(ML_{2})=0.64,S(ML)＜0.01$得$x=0.36;②S(ML_{2})$相比于S(ML)含有两个配体,则$S(ML_{2})$与S(ML)的浓度比应为$S(ML_{2})$相对峰面积S的一半与S(ML)的相对峰面积S之比,即$\frac{0.6×\frac{1}{2}}{0.4}=\frac{3}{4}。$$ (3)c_{0}(M)=0.51c_{0}(L)=5.1×10^{-6}mol·L^{-1};c_{平}(ML)=c_{平}(L)=0.4c_{0}(L)=4.0×10^{-6}mol·L^{-1},$由L守恒可知$c_{平}(ML_{2})=1.0×10^{-5}mol·L^{-1}-(4.0×10^{-6}mol·L^{-1}+4.0×10^{-6}mol·L^{-1})=1.0×10^{-6}mol·L^{-1},$则$c_{平}(M)=4.0×10^{-6}mol·L^{-1}+1$