Question

（1）80℃时，将0.40mol的N₂O₄气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂O₄?2NO₂△H＞0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） n（mol）		20	40	60	80	100
n（N2O4）	0.40	a	0.20	c	d	e
n（NO2）	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

①计算20s～40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为______ mol/
②计算在80℃时该反应的平衡常数K=______；
③反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色（填“变浅”、“变深”或“不变”）______；
④要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号）______
A．增大N₂O₄的起始浓度B．向混合气体中通入NO₂ C．使用高效催化剂    D．升高温度
⑤如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线______．
（2）难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡．在常温下，溶液里各离子浓度以它们化学计量数为方次的乘积是一个常数，叫溶度积常数（K_sp）．例如Cu（OH）₂（S）?Cu²⁺（aq）+2OH^-（aq），K_sp=c（Cu²⁺）?[c（OH^-）]²=2×10^-20当溶液中各离子浓度方次的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解．若某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，应调整溶液pH，使之大于______；
要使0.2mol/L的CuSO₄溶液中Cu²⁺沉淀较为完全（使Cu²⁺浓度降至原来的千分之一）则应向溶液里加NaOH溶液，使溶液pH值为______．
（3）常温下，某纯碱（Na₂CO₃）溶液中滴入酚酞，溶液呈红色．则该溶液呈______性．在分析该溶液遇酚酞呈红色原因时，甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所致；乙同学认为是溶液中Na₂CO₃电离出的CO₃^2-水解所致．请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判（包括操作、现象和结论）
______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①生成0.24molNO₂，消耗N₂O₄为0.12mol，则a=0.40-0.12=0.28mol，所以20s-40s之间，消耗N₂O₄为0.28mol-0.20mol=0.08mol，以此计算反应速率；
②由表格中的数据可知，平衡时，c（NO₂）==0.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L-0.3mol/L=0.1mol/L，结合K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比来解答；
③该反应为吸热反应，若降低温度，平衡逆向移动；
④增大该反应的平衡常数，可使平衡正向移动，以此分析；
⑤反应在60℃时达到平衡，反应速率减小，该反应为吸热反应，降低温度逆向移动，则N₂O₄物质的量变大；
（2）c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，根据Ksp计算pH；0.2mol/L的CuSO₄溶液中Cu²⁺沉淀较为完全（使Cu²⁺浓度降至原来的千分之一）则应向溶液里加NaOH溶液，c（Cu²⁺）=0.0002mol/L，根据Ksp计算pH；
（3）碳酸根离子水解显碱性，并借助水解平衡移动分析原因．
解答：解：（1）①生成0.24molNO₂，消耗N₂O₄为0.12mol，则a=0.40-0.12=0.28mol，所以20s-40s之间，消耗N₂O₄为0.28mol-0.20mol=0.08mol，则20s-40s之间，用N₂O₄表示的平均反应速率为=0.002mol?L^-1?s^-1，故答案为：0.002mol?L^-1?s^-1；
②由表格中的数据可知，平衡时，c（NO₂）==0.3mol/L，c（N₂O₄）=0.2mol/L-0.15mol/L=0.05mol/L，
K==1.8mol?L^-1，故答案为：1.8mol?L^-1；
③该反应为吸热反应，若降低温度，平衡逆向移动，二氧化氮的浓度减小，颜色变浅，故答案为：变浅；
④增大该反应的平衡常数，可使平衡正向移动，AB均使K减小，C使K不变，该反应为吸热反应，D升高温度平衡正向移动，K增大，故答案为：D；
⑤反应在60℃时达到平衡，反应速率减小，该反应为吸热反应，降低温度逆向移动，则N₂O₄物质的量变大，如图，
故答案为：；
（2）K_sp=c（Cu²⁺）?[c（OH^-）]²=2×10^-20，c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果生成Cu（OH）₂沉淀，c（0H^-）==10^-9mol/L，c（H⁺）=10^-5mol/L，所以pH=5，即生成Cu（OH）₂沉淀，应调整溶液pH，使之大于5；0.2mol/L的CuSO₄溶液中Cu²⁺沉淀较为完全（使Cu²⁺浓度降至原来的千分之一）则应向溶液里加NaOH溶液，c（Cu²⁺）=0.0002mol/L，c（0H^-）==10^-8mol/L，c（H⁺）=10^-6mol/L，所以pH=6，故答案为：5；6；
（3）纯碱（Na₂CO₃）溶液中滴入酚酞，溶液呈红色，是因碳酸根离子水解显碱性，NaOH与氯化钡不反应，而碳酸钠与氯化钡反应导致水解平衡逆向移动，氢氧根离子浓度减小，则向红色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液还显红色说明甲正确，红色褪去说明乙正确，
故答案为：碱；向红色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液还显红色说明甲正确，红色褪去说明乙正确．
点评：本题考查较综合，涉及化学平衡的计算、溶度积的计算及盐类水解等知识点，注重高考常考点的考查，侧重反应原理及学生计算能力的考查，题目难度中等．