Question

中學階段涉及的平衡有氣體可逆反應的平衡、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

 

，寫出該反應的平衡常數表達式

 

．
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．

Answer 1

考點：反應速率的定量表示方法,反應熱和焓變,化學平衡的計算,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；平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應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；

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，V=

△c

△t

=

1.0mol/L

20s

=0.05mol/（L?s）；平衡常數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=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×20ml

60ml

=

1

30

mol/L或0.033mol/L，
故答案為：

1

30

或0.033．

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．