Question

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(dá)到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①計(jì)算20s內(nèi)B氣體的平均化學(xué)反應(yīng)速率為

 

，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式

 

．
②保持容器溫度和容積不變，若改為向其中加入1molC氣體，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，吸收熱量Q₂kJ，則Q₁與Q₂的相互關(guān)系正確的是

 

（填字母）．
（A）Q₁+Q₂=a   （B） Q₁+2Q₂＜2a   （C）Q₁+2Q₂＞2a   （D）Q₁+Q₂＜a
③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（b＞0）時(shí)，v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），重新達(dá)平衡后，C氣體的平衡體積分?jǐn)?shù)φ（C）=

1

3

，則b=

 

．
（2）常溫下，將VmL、0.1000mol?L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol?L^-1醋酸溶液中，充分反應(yīng)．回答下列問題．（忽略溶液體積的變化）
①如果溶液pH=7，此時(shí)V的取值

 

20.00（填“＞”、“＜”或“=”），而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小關(guān)系為

 

．
②如果V=40.00，則此時(shí)溶液中c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)速率的定量表示方法,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的計(jì)算,酸堿混合時(shí)的定性判斷及有關(guān)ph的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

計(jì)算；平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
②加入1molA氣體和1molB氣體與加入1molC氣體是在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當(dāng)于增大一倍的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)向體積縮小的方向正向移動(dòng)；
③增加反應(yīng)物的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由題意2 mol A氣體和2 mol B氣體生成1 mol C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(jìn)行解答；
（2）①溶液的酸堿性是根據(jù)溶液中H⁺濃度與OH^-濃度的相對(duì)大小判斷的，只要溶液中c（H⁺）=c（OH^-），溶液就呈中性，CH₃COOH是弱電解質(zhì)，電離程度不大，NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，反應(yīng)生成的乙酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽水解呈堿性，需溶液呈中性，需少加堿；根據(jù)溶液呈中性pH=7c（H⁺）=c（OH^-）結(jié)合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）進(jìn)行解答；
②根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]進(jìn)行解答；

解答： 解：（1）①容積為1L的恒溫恒容密閉容器，20s內(nèi)生成1molC氣體，根據(jù)A（g）+B（g）?C（g）△H=-a kJ?mol^-1，B氣體減少1mol，濃度變化減少1.0 mol/L，c（B）=1.0mol/L，△t=20s，V=

△c

△t

=

1.0mol/L

20s

=0.05mol/（L?s）；平衡常數(shù)K=

c(C)

c(A)c(B)

；
故答案為：0.05mol/（L?s）；

c(C)

c(A)c(B)

；
②A（g）+B（g）?C（g）該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，從起始量分析，正向反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆向進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)；
根據(jù)等效平衡可知：保持容器溫度和容積不變，加入1molA氣體和1molB氣體與加入1molC氣體是等效的，加入1molA氣體和1molB氣體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，而熱化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱為物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化時(shí)的能量變化，所以達(dá)到平衡時(shí)，生成C的量不足1mol，所以熱量數(shù)值Q₂＜Q₁，20s后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ，則Q₁=a，
設(shè)加入1molA氣體和1molB氣體達(dá)到平衡時(shí)，放出的熱量為Q₃，根據(jù)等效平衡可知：保持容器溫度和容積不變，加入1molA氣體和1molB氣體與加入1molC氣體是等效的，則Q₂+Q₃=a=Q₁，又知保持容器溫度和容積不變，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當(dāng)于增大一倍的壓強(qiáng)，A（g）+B（g）?C（g）從起始量分析，正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng)，所以平衡正向移動(dòng)，所以放出的熱量Q₁＞2Q₃，所以Q₁ +2Q₂＞2a，所以選C，
故答案為：C；
③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（b＞0）時(shí)，平衡正向移動(dòng)，則v（正）＞ v（逆），由題意2molA氣體和2molB氣體生成1 mol C氣體，根據(jù)三段式：
             A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2    2     0
反應(yīng)（mol/L） 1     1    1
平衡（mol/L） 1     1    1
平衡常數(shù)K=1，再通入bmolA氣體，溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)三段式：
=1，再通入bmolA氣體，溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)三段式：
           A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2+b 2     0
反應(yīng)（mol/L） x   x     x
平衡（mol/L）2+b-x 2-x  x
又知K=1，?（C）=

1

3

，所以

x

(2+b-x)(2-x)

=1，

x

4+b-x

=

1

3

，解得b=1.33，x=1.33；
故答案為：＞；1.33；
（2）①CH₃COOH是弱電解質(zhì)，電離程度不大，NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，反應(yīng)生成的乙酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，需溶液呈中性pH=7，需少加堿，所以常溫下，將V mL、0.1000mol?L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol?L^-1醋酸溶液中，充分反應(yīng)，V＜20.00mL溶液呈中性pH=7，c（H⁺）=c（OH^-）；根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），溶液中的溶質(zhì)為乙酸鈉溶液，水的電離是微弱的，所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：＜；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
②根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]，得到c（H⁺）+c（CH₃COO^-）+2c（CH₃COOH）=c（OH^-），則c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH），反應(yīng)后溶液的體積變?yōu)?0mL，則c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）═

0.1000mol/L×20ml

60ml

=

1

30

mol/L或0.033mol/L，
故答案為：

1

30

或0.033．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查平衡的有關(guān)知識(shí)，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算方法，以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理知識(shí)的靈活運(yùn)用是解答的關(guān)鍵，是一道綜合知識(shí)題目，題目難度較大．