Question

17．化學學科中的平衡理論包括：化學平衡、電離平衡、溶解平衡等，且均符合勒夏特列原理．請回答下列問題：
I、在2L密閉容器內(nèi)，800℃時反應(yīng)：2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$．已知：K_300℃＞K_350℃，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)．
（2）如圖1中表示NO₂的變化的曲線是b．用O₂表示從0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．

（3）能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是BE．
A．v（NO₂）=2v（O₂）                     B．容器內(nèi)壓強保持不變
C．NO、O₂、NO₂的濃度之比為2：1：2      D．容器內(nèi)密度保持不變
E．容器內(nèi)氣體的顏色不再變化
（4）縮小容器體積使壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動（填“正”或“逆”），K值不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
II、一定溫度下，在固定容積的密閉容器中，可逆反應(yīng)A（g）+3B（g）?2C（g）△H＞0，起始時，c（A）=0.2mol/L，c（B）=0.6mol/L，c（C）=0.4mol/L．當平衡時，下列數(shù)據(jù)可能存在的是bc．
a．c（A）=0.4mol/L                         b．c（B）=1.0mol/L
c．c（A）=0.3mol/L且c（C）=0.2mol/L     d．c（C）=1.0mol/L
III、常溫下，取pH=2的鹽酸和醋酸溶液各100mL，向其中分別加入適量的Zn粒，反應(yīng)過程中兩溶液的pH變化如圖2所示，則圖中表示醋酸溶液中pH變化曲線的是b（填“a”或“b”）．設(shè)鹽酸中加入的Zn質(zhì)量為m₁，醋酸溶液中加入的Zn質(zhì)量為m₂，則m₁＜m₂（選填“＜”、“=”、“＞”）．

Answer 1

分析 I．（1）化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
平衡常數(shù)K_300℃＞K_350℃，說明升高溫度平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
（2）由方程式可知，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{（0.02-0.007）mol}{2L}$=0.0065mol/L；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（O₂）；
（3）可逆反應(yīng)到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（4）縮小容器體積使壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；平衡常數(shù)只受溫度影響；
Ⅱ．由正反應(yīng)開始建立平衡，A、B的平衡濃度最小，C的平衡濃度最大，由逆反應(yīng)開始建立平衡，A、B的平衡濃度最大，C的平衡濃度最小，利用極限法計算各物質(zhì)濃度范圍；
c選項中C的濃度減小，反應(yīng)逆向進行建立平衡，根據(jù)方程式計算A的濃度變化量，進而計算A的濃度；
Ⅲ．醋酸是弱電解質(zhì)，HCl是強電解質(zhì)，隨反應(yīng)進行醋酸會繼續(xù)電離產(chǎn)生氫離子，故相同時間內(nèi)與Zn反應(yīng)，醋酸pH變化緩慢；pH值變化相同，醋酸參加反應(yīng)的氫離子比鹽酸多．

解答 解：I．（1）反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；
平衡常數(shù)K_300℃＞K_350℃，說明升高溫度平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；放；
（2）NO₂是產(chǎn)物，隨反應(yīng)進行濃度增大，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{0.03mol-0.07mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以圖中表示NO₂變化的曲線是b；
2s內(nèi)用NO表示的平均反應(yīng)速率v（NO）=$\frac{\frac{0.02mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）A．若分別為正逆速率，處于平衡狀態(tài)，未指明正逆速率，不能確定是否處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．隨反應(yīng)進行混合氣體物質(zhì)的量變化，容器內(nèi)壓強變化，容器內(nèi)壓強保持不變說明到達平衡，故B正確；
C．平衡時各組分濃度關(guān)系與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不一定等于化學計量數(shù)之比，故C錯誤；
D．混合物質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)混合氣體的密度始終不變，所以不能據(jù)此判斷是否達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．容器內(nèi)氣體的顏色不再變化，說明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)到達平衡，故E正確，
故選：BE；
（4）縮小容器體積使壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)K值不變，
故答案為：正；不變；
Ⅱ．由正反應(yīng)開始建立平衡，假設(shè)反應(yīng)物可以完全轉(zhuǎn)化，則：
                A（g）+3B（g）?2C（g）
起始濃度（mol/L）：0.2    0.6     0.4
變化濃度（mol/L）：0.2   0.6      0.4
平衡濃度（mol/L）：0     0        0.8
由逆反應(yīng)開始建立平衡，假設(shè)反應(yīng)物可以完全轉(zhuǎn)化，則：
               A（g）+3B（g）?2C（g）
起始濃度（mol/L）：0.2   0.6     0.4
變化濃度（mol/L）：0.2   0.6     0.4
平衡濃度（mol/L）：0.4   1.2     0
故0＜c（A）＜0.4mol/L，0＜c（B）＜1.2mol/L，0＜c（C）＜0.8mol/L，故a、d不可能，b可能；
c選項中C的濃度減小，反應(yīng)逆向進行建立平衡，消耗C的濃度0.2mol/L，A的濃度增大量為0.1mol/L，A的濃度為0.3mol/L，故c可能，
故選：bc；
Ⅲ．由于醋酸是弱電解質(zhì)，HCl是強電解質(zhì)，與Zn反應(yīng)同時，醋酸會繼續(xù)電離出H⁺，所以pH變化較緩慢，所以b曲線是醋酸溶液的pH變化曲線；
由圖知鹽酸和醋酸的pH變化都是由2到4，鹽酸中氫離子濃度逐漸減小，但醋酸中存在電離平衡，氫離子和鋅反應(yīng)時促進醋酸電離，補充反應(yīng)的氫離子，所以醋酸是邊反應(yīng)邊電離H⁺，故消耗的Zn多，所以m₁＜m₂．
故答案為：b；＜．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡狀態(tài)判斷、化學平衡建立、平衡常數(shù)、弱電解質(zhì)電離等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．