Question

9．平衡指的是兩個相反方向的變化最后所處的運動狀態(tài)；中學(xué)階段涉及的平衡有氣體可逆反應(yīng)的平衡、酸堿電離平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等．
（1）現(xiàn)有容積為1L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入2mol A氣體和2mol B氣體后發(fā)生如下反應(yīng)：A（g）+B（g）?C（g）△H=-a kJ•mol^-1，20s后，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①20s內(nèi)B氣體的平均化學(xué)反應(yīng)速率為0.05mol•L^-1•S^-1．
②下列各項中能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的有．
A．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
B．消耗1molA的同時消耗1molB
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化
D．C的體積分?jǐn)?shù)不隨時間而變化
③保持容器溫度和容積不變，若開始時向容器中加入2molC氣體，反應(yīng)達到平衡時，吸收熱量Q₂kJ，則Q₁與Q₂的相互關(guān)系正確的是AC（填字母）．
（A）Q₁+Q₂=2a   （B） Q₁+2Q₂＜2a   （C）Q₁+2Q₂＞2a（D）Q₁+Q₂＜a
④在原平衡基礎(chǔ)上，保持容器溫度和容積不變，向容器中再通入bmolA氣體，重新達平衡后，B氣體的轉(zhuǎn)化率為60%，則b=0.7
（2）亞磷酸（H₃PO₃）是二元酸，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂HPO₃．25℃時H₃PO₃?H⁺+H₂PO₃^-的電離常數(shù)K_a=8.0×10^-3 mol•L^-1，該溫度下NaH₂PO₃水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K_h=1.25×10^-12mol•L^-1mol•L^-1．亞磷酸鈉具有強還原性，可使碘水褪色．若向NaH₂PO₃溶液中加入少量I₂，則溶液中$\frac{c（{H}_{3}P{O}_{3}）}{c（{H}_{2}P{O}_{3}^{-}）}$將變大 （填“變大”“變小”“不變”）．
（3）如圖為某溫度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-濃度、金屬陽離子濃度變化情況．如果向三種沉淀中滴加鹽酸，最先溶解的是FeS （填化學(xué)式）．向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化為PbS（填化學(xué)式）沉淀．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
③加入2molA氣體和2molB氣體與加入2molC氣體是在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，則Q₁+Q₂=2a，據(jù)此判斷；
④增加反應(yīng)物的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動，由題意2molA氣體和2molB氣體生成1molC氣體，根據(jù)三段式求得平衡常數(shù)K=1，依據(jù)溫度不變，平衡常數(shù)不變進行解答；
（2）根據(jù)水解方程式H₂PO₃^-+H₂OH₃PO₃+OH^-可知水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K_h=$\frac{c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}^{+}）c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{K{\;}_{w}}{K{\;}_{a}}$；亞磷酸鈉具有強還原性，可使碘水褪色．若向NaH₂PO₃溶液中加入少量I₂，則亞磷酸根被碘氧化為磷酸，同時還有碘化氫生成，即氫離子濃度增大，氫氧根離子濃度減小，結(jié)合K_h=$\frac{c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$判斷；
（3）由圖象可知Ksp（PbS）＜Ksp（ZnS）＜Ksp（FeS），以此解答．

解答 解：（1）①20s后，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，則根據(jù)方程式可知消耗1molB，濃度是1mol/L，則20s內(nèi)B氣體的平均化學(xué)反應(yīng)速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1mol/L}{20s}$=0.05mol•L^-1•S^-1，故答案為：0.05mol•L^-1•S^-1；
②在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)；
A．混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，因此容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．消耗1molA的同時消耗1molB均表示正反應(yīng)速率，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，即密度始終不變，所以容器中氣體的密度不隨時間而變化不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．C的體積分?jǐn)?shù)不隨時間而變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選：AD；
③保持容器溫度和容積不變，若開始時向容器中加入2molC氣體，則相當(dāng)于是2molA和2molB，所以平衡是等效的，因此反應(yīng)達到平衡時，如果吸收熱量Q₂kJ，則Q₁+Q₂=2a，因此Q₁+2Q₂＞2a，故選：AC．
④A（g）+B（g）?C（g）
起始量（mol） 2+b   2       0
轉(zhuǎn)化量（mol） 1.2    1.2    1.2
平衡量（mol）0.8+b   0.8    1.2
溫度不變平衡常數(shù)不變，則$\frac{1}{1×1}$=1=$\frac{1.2}{（0.8+b）×0.8}$
解得b=0.7，故答案為：0.7；
（2）根據(jù)水解方程式H₂PO₃^-+H₂O?H₃PO₃+OH^-可知水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K_h=$\frac{c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}^{+}）c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{K{\;}_{w}}{K{\;}_{a}}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{8×10{\;}^{-3}}$=1.25×10^-12mol•L^-1．亞磷酸鈉具有強還原性，可使碘水褪色．若向NaH₂PO₃溶液中加入少量I₂，則亞磷酸根被碘氧化為磷酸，同時還有碘化氫生成，即氫離子濃度增大，氫氧根離子濃度減小，由于溶液中K_h=$\frac{c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$，溫度不變水解常數(shù)不變，又氫氧根離子濃度減小，所以$\frac{c（H{\;}_{3}PO{\;}_{3}）}{c（H{\;}_{2}PO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$將變大，
故答案為：1.25×10^-12mol•L^-1；變大；
（3）由圖象可知Ksp（PbS）＜Ksp（ZnS）＜Ksp（FeS），如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是FeS，根據(jù)溶解平衡可知，沉淀容易向生成更難溶的方向轉(zhuǎn)化，向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化為溶度積最小的PbS，
故答案為：FeS；PbS．

點評 本題主要考查平衡的有關(guān)知識以及難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的計算方法，以及化學(xué)平衡移動原理知識的靈活運用是解答的關(guān)鍵，題目難度較大，注意三段式的運用．