Question

（15分）平衡指的是两个相反方向的变化最后所处的运动状态；在平衡时，两种变化仍在继续进行，但是它们的速率相等；根据变化的性质可分为物理平衡和化学平衡，中学阶段涉及的平衡有气体可逆反应的平衡、酸碱电离平衡、水解平衡及沉淀－溶解平衡等等。

（1）现有容积为1 L的恒温恒容密闭容器，向其中加入2 mol A气体和2 mol B气体后发生如下反应：A(g)＋B(g)C(g) △H= - a kJ·mol^-1，20s后，反应达到平衡状态，生成1 mol C气体，放出热量Q₁kJ。回答下列问题。

①计算20s内B气体的平均化学反应速率为___________，写出该反应的平衡常数表达式___________。

②保持容器温度和容积不变，若改为向其中加入1molC气体，反应达到平衡时，吸收热量Q₂kJ，则Q₁ 与Q₂的相互关系正确的是____________（填字母）。

（A）Q₁ + Q₂ = a    （B） Q₁ + 2Q₂ < 2a    （C）Q₁ + 2Q₂ > 2a    （D）Q₁ + Q₂ < a

③在原平衡基础上，保持容器温度和容积不变，向容器中再通入bmolA气体（b>0）时，v(正)_____v(逆)（填“>”、“<”或“=”），重新达平衡后，C气体的平衡体积分数(C) = ，则b = ____________。

（2）常温下，将VmL、0.1000mol·L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol·L^-1醋酸溶液中，充分反应。回答下列问题。（忽略溶液体积的变化）

①如果溶液pH=7，此时V的取值_____20.00（填“>”、“<”或“=”），而溶液中c(Na⁺)、c(CH₃COO^-)、 c(H⁺)、c(OH^-)的大小关系为_____________________________________________。

②如果V=40.00，则此时溶液中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内反应掉1 molB，v(B)==0.05 mol/(L·s)，平衡常数表达式为K=。

②根据等效平衡可知：保持容器温度和容积不变加入1molA气体和1molB气体与加入1molC气体是等效的，设加入1molA气体和1molB气体放出的热量为Q₃，则Q₂+Q₃=a。又知保持容器温度和容积不变加入2molA气体和2molB气体与加入2molA气体和2molB气体相比，相当于增大一倍的压强，平衡正向移动，所以放出的热量Q₁>2Q₃，所以Q₁ + 2Q₂ > 2a，所以选C。

③在原平衡基础上，保持容器温度和容积不变，向容器中再通入bmolA气体（b>0）时，平衡正向移动，则v(正)> v(逆)。由题意2 mol A气体和2 mol B气体生成1 mol C气体，可知平衡常数K=1，再通入bmolA气体，平衡常数不变。根据三段式：

A(g) ＋ B(g)  C(g)

       起始     2+b      2         0

       反应      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则恰好生成CH₃COONa溶液，所以要想pH=7，V<20.00mL。根据电荷守恒可以知c(Na^＋) = c(CH₃COO^－) > c(H^＋) = c(OH^－)。

②根据电荷守恒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^－)，则c(OH^－) -c(H^＋) - c(CH₃COOH)=c(CH₃COO^-)+c(CH₃COOH)。反应后溶液的体积变为60mL，则c(CH₃COO^-)+c(CH₃COOH)==mol/L。

考点：化学等效平衡和电离平衡守恒

点评：本题综合性强，将化学平衡中的等效平衡与反应热联系在一起，电离平衡中的两大守恒定理用来确定微粒的数目，难度大，如果思考不周全，则找不到突破点。