Question

（15分）平衡指的是兩個相反方向的變化最后所處的運動狀態；在平衡時，兩種變化仍在繼續進行，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1 L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入2 mol A氣體和2 mol B氣體后發生如下反應：A(g)＋B(g)C(g) △H= - a kJ·mol^-1，20s后，反應達到平衡狀態，生成1 mol 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(C) = ，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

【答案】

（1）①0.05mol/(L·s)，   K=c(C)/[c(A) ·c(B)]。      ②C。    ③ >，4/3或1.33。

       （2）① <，c(Na^＋) = c(CH₃COO^－) > c(H^＋) = c(OH^－)。        ② 1/30或0.033

【解析】（1）①20s內反應掉1 molB，v(B)==0.05 mol/(L·s)，平衡常數表達式為K=。

②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，設加入1molA氣體和1molB氣體放出的熱量為Q₃，則Q₂+Q₃=a。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2molA氣體和2molB氣體相比，相當于增大一倍的壓強，平衡正向移動，所以放出的熱量Q₁>2Q₃，所以Q₁ + 2Q₂ > 2a，所以選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2 mol A氣體和2 mol B氣體生成1 mol C氣體，可知平衡常數K=1，再通入bmolA氣體，平衡常數不變。根據三段式：

A(g) ＋ B(g)  C(g)

       起始     2+b      2         0

       反應      x       x         x

       平衡    2+b-x     2-x        x

       又知K=1、(C) = ，所以，，解得b=。

（2）①如果V=20.00mL則恰好生成CH₃COONa溶液，所以要想pH=7，V<20.00mL。根據電荷守恒可以知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為60mL，則c(CH₃COO^-)+c(CH₃COOH)==mol/L。

考點：化學等效平衡和電離平衡守恒

點評：本題綜合性強，將化學平衡中的等效平衡與反應熱聯系在一起，電離平衡中的兩大守恒定理用來確定微粒的數目，難度大，如果思考不周全，則找不到突破點。