Question

化學學科中的平衡理論主要包括：化學平衡、電離平衡、水解平衡和溶解平衡四種，且均符合勒夏特列原理．請回答下列問題：
（1）一定溫度下，在一個固定容積的密閉容器中，可逆反應 A（g）+2B（g）=4C （g）△H＞0 達到平衡時，c（A）=2mol?L^-1，c（B）=7mol?L^-1，c（C）=4mol?L^-1．試確定B的起始濃度c（B）的取值范圍是______；若改變條件重新達到平衡后體系中C的質(zhì)量分數(shù)增大，下列措施可行的是______．
A．增加C的物質(zhì)的量     B．加壓    C．升溫     D．使用催化劑
（2）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，反應過程中兩溶液的pH變化如圖1所示．則圖中表示醋酸溶液中pH變化曲線的是______ （ 填“A”或“B”）． 設鹽酸中加入的Zn質(zhì)量為m₁，醋酸溶液中加人的Zn質(zhì)量為 m₂． 則 m₁______ m₂ （ 選填“＜”、“=”、“＞”）
（3）在體積為3L的密閉容器中，CO與H₂在一定條件下反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）→CH₃OH（g）．反應達到平衡時，平衡常數(shù)表達式K=______，升高溫度，K值______（填“增大”、“減小”或“不變”）．在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=______．
（4）難溶電解質(zhì)在水溶液中存在著電離平衡．在常溫下，溶液里各離子濃度以它們化學計量數(shù)為方次的乘積是一個常數(shù)，叫溶度積常數(shù)．例如：
Cu（OH）₂（s）=Cu²⁺（aq）+2OH^-（aq），K_sp=c（Cu²⁺）[c（OH^-）]²=2×10^-20
當溶液中各離子濃度方次的乘積大于溶度積時，則產(chǎn)生沉淀，反之固體溶解．若某CuSO₄溶液里c（ Cu²⁺）=0.02mol?L^-1，如果生成Cu（OH）₂沉淀，應調(diào)整溶液pH，使之大于______； 要使0.2mol?L^-1的CuSO₄ 溶液中Cu²⁺沉淀較為完全 （使Cu²⁺濃度降至原來的千分之一）則應向溶液里加NaOH溶液，使溶液pH值為______．
（5）常溫下，某純堿（Na₂CO₃） 溶液中滴入酚酞，溶液呈紅色．則該溶液呈______性．在分析該溶液遇酚酞呈紅色原因時，甲同學認為是配制溶液所用的純堿樣品中混有NaOH 所致；乙同學認為是溶液中Na₂CO₃電離出的CO₃^2-水解所致．請你設計一個簡單的實驗方案給甲和乙兩位同學的說法以評判（包括操作、現(xiàn)象和結(jié)論）______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由正反應開始建立平衡，B的起始濃度最大，由逆反應開始建立平衡，B的起始濃度最小，據(jù)此計算；
結(jié)合選項運用平衡移動原理分析解答；
（2）從醋酸是弱電解質(zhì)的角度分析，醋酸與Zn反應同時，電離出H⁺，pH變化較緩慢；
pH值變化相同，醋酸參加反應的氫離子比鹽酸多；
（3）化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應物的濃度系數(shù)次冪之積；
根據(jù)圖象可知，溫度越高，甲醇的含量越低，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，說明該反應正反應為放熱反應；
先根據(jù)圖象依據(jù)v=求出求出v（CH₃OH），然后根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比求出v（H₂）；
（4）根據(jù)c（OH^-）=計算氫氧根離子濃度，從而確定溶液的pH；
（5）常溫下，純堿（Na₂CO₃） 溶液中滴入酚酞，溶液呈紅色，則該溶液呈堿性；
向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，生成碳酸鋇沉淀，根據(jù)顏色的變化分析．
解答：解：（1）由正反應開始建立平衡，B的起始濃度最大，B的濃度變化量為4mol/L×=2mol/L，故B濃度最大值為7mol/L+2mol/L=9mol/L，
由逆反應開始建立平衡，B的起始濃度最小，B的濃度變化=2△c（A）=2mol/L×2=4mol/L，故B的濃度最小值為7mol/L-4mol/L=3mol/L，故B的起始濃度c（B）的取值范圍是3 mol/L≤c（B）≤9 mol/L；
若改變條件重新達到平衡后體系中C的質(zhì)量分數(shù)增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．增加C的物質(zhì)的量，等效為增大壓強，平衡向逆反應方向移動，C的質(zhì)量分數(shù)降低，故A錯誤；
B．加壓，平衡向逆反應方向移動，C的質(zhì)量分數(shù)降低，故B錯誤；
C．升溫，平衡向正反應方向移動，C的質(zhì)量分數(shù)增大，故C正確；
D．使用催化劑，平衡不移動，C的質(zhì)量分數(shù)不變，故D錯誤；
故答案為：3 mol/L≤c（B）≤9 mol/L；C；
（2）由于醋酸是弱電解質(zhì)，與Zn反應同時，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，氫離子和鋅反應時促進醋酸電離，補充反應的氫離子，所以醋酸是邊反應邊電離H⁺，故消耗的Zn多，所以m₁＜m₂．
故答案為：B；＜；
（3）因化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應物的濃度系數(shù)次冪之積，故CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數(shù)K=；
由圖可知，升高溫度，甲醇的含量降低，平衡逆向移動，則化學平衡常數(shù)減��；
由圖象可知，在500℃時，2min到達平衡，甲醇的平均反應速率v（CH₃OH）= mol?（L?min）^-1 =mol?（L?min）^-1 ，由速率之比等于化學計量數(shù)之比求出，則v（H₂）=2v（CH₃OH）=mol?（L?min）^-1；
故答案為：；減��；mol?（L?min）^-1；
（4）c（OH^-）=mol/L=10^-9 mol/L，則c（H⁺）=10^-5 mol/L，所以溶液的pH=-lg10^-5=5；
使0.2mol?L^-1的CuSO₄ 溶液中Cu²⁺沉淀較為完全，Cu²⁺濃度降至為2×10^-4 mol/L，故c（OH^-）=mol/L=10^-8 mol/L，則c（H⁺）=10^-6 mol/L，所以溶液的pH=-lg10^-6=6，
故答案為：5；6；
（5）常溫下，純堿（Na₂CO₃） 溶液中滴入酚酞，溶液呈紅色，則該溶液呈堿性；
要驗證該溶液遇酚酞呈紅色原因，可用以下方法：
方法一：向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液顯紅色，說明甲正確，如果紅色褪去，說明乙正確；
方法二：加熱，如果紅色不變說明甲正確，如果紅色加深，說明乙正確，
故答案為：向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液還顯紅色說明甲正確，紅色褪去說明乙正確．
點評：本題考查較為綜合，涉及弱電解質(zhì)的電離、化學平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、鹽類水解等知識點，難度較大，弱電解質(zhì)的電離平衡、化學平衡是高考的熱點，應熟練掌握．