Question

平衡指的是兩個相反方向的變化最后所處的運動狀態(tài)；在平衡時，兩種變化仍在繼續(xù)進行，但是它們的速率相等；根據變化的性質可分為物理平衡和化學平衡，中學階段涉及的平衡有可逆反應的平衡、酸堿電離平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等等．
（1）現有容積為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：A（g）+B（g）?C（g）△H=“-“a kJ?mol^-1，20s后，反應達到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①計算20s內B氣體的平均化學反應速率為

 

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

 

（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，v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），重新達平衡后，C氣體的平衡體積分數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．回答下列問題．（忽略溶液體積的變化）
①如果溶液pH=7，此時V的取值

 

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

 

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

 

mol?L^-1．
（3）①某溫度（t℃）時，測得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此溫度下，將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性，則V_a：V_b=

 

．
②在25℃時，將cmol?L^-1的醋酸溶液與0.02mol?L^-1NaOH溶液等體積混合后溶液剛好呈中性，用含c的代數式表示CH₃COOH的電離常數K_a=

 

．
（4）與水的離子積Kw=C（H+）?C（OH-）相似，CuS飽和溶液中也有離了積KSP=C（Cu2+）?C（S2-）．
已知t℃時CuS的離子積KSP=9.0×10^-36，又已知t℃時H2S飽和溶液中C（H+）2?C（S2-）=1.0×10-22，
①寫出CuS沉淀溶解平衡的表達式

 

②現將適量CuS放入H2S飽和溶液中，要使C（Cu2+）達到0.01mol?L-1時，應使該溶液的C（H+）達到

 

．由此說明CuS在一般酸中

 

溶解．（填“能”或“不能”）
③PbSO₄難溶于水卻可溶于醋酸溶液，你認為可能的原因是

 

A．醋酸鉛可溶于水          B．醋酸鉛是弱電解質
C．醋酸鉛在水中形成電離平衡時的c（Pb²⁺）小于PbSO₄的溶解平衡的c（Pb²⁺）
D．因醋酸是弱酸，故反應可進行．

Answer 1

考點：反應速率的定量表示方法,反應熱和焓變,弱電解質在水溶液中的電離平衡,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質,酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據反應速率v=

△c

△t

計算；
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，相當于增大一倍的壓強，增大壓強，反應向體積縮小的方向正向移動；
③增加反應物的濃度平衡向正反應方向移動，由題意2 mol A氣體和2 mol B氣體生成1 mol C氣體，根據三段式求得平衡常數K=1，依據溫度不變，平衡常數不變進行解答；
（2）①溶液的酸堿性是根據溶液中H⁺濃度與OH^-濃度的相對大小判斷的，只要溶液中c（H⁺）=c（OH^-），溶液就呈中性，CH₃COOH是弱電解質，電離程度不大，NaOH是強電解質，完全電離，反應生成的乙酸鈉是強堿弱酸鹽水解呈堿性，需溶液呈中性，需少加堿；根據溶液呈中性pH=7c（H⁺）=c（OH^-）結合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）進行解答；
②根據電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]進行解答；
（3）①混合溶液為中性，則V_a L×0.1mol/L=V_b L×0.01mol/L；
②根據電荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根據溶液的pH值計算溶液中c（H⁺），根據鈉離子濃度計算c（CH₃COO^-），利用物料守恒計算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的電離常數表達式K_a=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

計算；
（4）①CuS沉淀溶解產生Cu²⁺和S^2-；
②根據硫化亞銅的溶度積常數和銅離子濃度計算硫離子濃度，再根據氫硫酸的電離平衡常數計算氫離子濃度；
③根據硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸時，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質醋酸鉛，促進硫酸鉛溶解．

解答： 解：（1）①容積為1L的恒溫恒容密閉容器，20s內生成1molC氣體，根據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，

△c

△t

=

1.0mol/L

20s

=0.05mol/（L?s）；
故答案為：0.05mol/（L?s）；
②A（g）+B（g）?C（g）該反應為可逆反應，從起始量分析，正向反應是放熱反應，逆向進行的反應是吸熱反應，正反應是體積縮小的反應；
根據等效平衡可知：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，該反應為可逆反應，不能完全轉化，而熱化學反應中的反應熱為物質完全轉化時的能量變化，所以達到平衡時，生成C的量不足1mol，所以熱量數值Q₂＜Q₁，20s后，反應達到平衡狀態(tài)，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ，則Q₁=a，
設加入1molA氣體和1molB氣體達到平衡時，放出的熱量為Q₃，根據等效平衡可知：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，相當于增大一倍的壓強，A（g）+B（g）?C（g）從起始量分析，正反應是體積縮小的反應，增大壓強，反應向體積縮小的方向移動，所以平衡正向移動，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，平衡正向移動，則v（正）＞ v（逆），由題意2molA氣體和2molB氣體生成1 mol C氣體，根據三段式：
             A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2    2     0
反應（mol/L） 1     1    1
平衡（mol/L） 1     1    1
平衡常數K=

1mol/L

1mol/L×1mol/L

=1，再通入bmolA氣體，溫度不變，平衡常數不變，根據三段式：
=1，再通入bmolA氣體，溫度不變，平衡常數不變，根據三段式：
           A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2+b 2     0
反應（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，電離程度不大，NaOH是強電解質，完全電離，反應生成的乙酸鈉是強堿弱酸鹽，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，V＜20.00mL溶液呈中性pH=7，c（H⁺）=c（OH^-）；根據電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），溶液中的溶質為乙酸鈉溶液，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），反應后溶液的體積變?yōu)?0mL，則c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）═

0.1000mol?L-1×20mL

60mL

=

1

30

mol/L或0.033mol/L，
故答案為：

1

30

或0.033．
（3）①該溫度下Kw=1.0×10^-13，混合溶液為中性，則V_a L×0.01mol/L=V_b L×0.1mol/L，解得V_a：V_b=10：1，
故答案為：10：1；
②根據電荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=

1

2

×cmol?L^-1-0.01mol?L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的電離常數K_a=

10-7×0.01

(0.5c-0.01)

=

2×10-9

c-0.02

；
故答案為：

2×10-9

c-0.02

；
（4）①CuS沉淀溶解產生Cu²⁺和S^2-，溶解平衡為：CuS₂（s）?Cu²⁺（aq）+2S^2-（aq）；
故答案為：CuS₂（s）?Cu²⁺ （aq）+2S^2-（aq）；   
②溶液中c（S^2-）=

Ksp

c(CU 2+)

=

9.0×10-36

0.01

=9×10^-34mol/L，c²（H⁺）?c（S^2-）=1.0×10^-22，則c（H⁺）=

1×10-22 9×10-34

mol/L=3.33×10⁵mol/L，氫離子濃度較大，說明CuS在一般酸中不能溶解；
故答案為：3.33×10⁵mol/L；不能；
③硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸時，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質醋酸鉛，促進硫酸鉛溶解，
故答案為：B．

點評：本題主要考查平衡的有關知識，掌握化學平衡常數的計算方法，以及化學平衡移動原理知識的靈活運用是解答的關鍵，是一道綜合知識題目，題目難度較大．