Question

7．在高中阶段化学学科中所涉及的平衡理论主要包括：化学平衡、电离平衡、水解平衡和难溶电解质溶解平衡四种，均符合勒夏特列原理，它们在工农业生产中都有广泛的应用．请回答下列问题：
Ⅰ：工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反应的化学方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）．
（1）已知该反应的平衡常数K_195℃＜K_165℃，则该反应的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（2）一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=x，图1是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系．α随着x增大的原因是增大氨气浓度，平衡正向移动，CO₂转化率增大；B点处，NH₃的体积分数为85.7%（保留小数点后一位）．
（3）取一定量的NH₃和CO₂放在一个密闭真空容器中，在一定温度下反应达平衡，若在恒温、恒容下充入气体He，CO（NH₂）₂的质量不变（填“增加”、“减小”或“不变”）．
Ⅱ：（1）某温度下，纯水中c（H⁺）=2.0×10^-7mol/L，该温度下，0.9mol/L　NaOH溶液与0.1mol/L　HCl溶液等体积混合（不考虑溶液体积变化）后，溶液的pH=13．
（2）向100mL　0.10mol/L　CH₃COOH的溶液中加入0.010mol　CH₃COONa固体，溶液pH增大．已知该混合溶液中c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-），则c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
Ⅲ：（1）图2为某温度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-浓度、金属阳离子浓度变化情况．如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是FeS（填化学式）．
（2）向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振荡后，ZnS沉淀最终会转化为PbS（填化学式）沉淀．

Answer 1

分析 I．（1）平衡常数K_195℃＜K_165℃，说明升高温度平衡逆向移动；
（2）增大氨气浓度，平衡正向移动，CO₂转化率增大；
B点处x=4，原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比为4，假设氨气为4mol，二氧化碳为1mol，二氧化碳转化率为0.50，则反应的二氧化碳为0.50mol，根据方程式计算平衡时混合气体总物质的量，进而计算氨气体积分数；
（3）达到平衡时，在恒温、恒容下充入气体He，由于各组分的浓度没有变化，则化学平衡不会移动；
Ⅱ．（1）纯水电离生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=4×10^-14，0.9mol/L　NaOH溶液与0.1mol/L　HCl溶液等体积混合，溶液呈碱性，计算混合后溶液中c（OH^-），利用水的离子积计算c（H⁺），再根据pH=-lgc（H⁺）计算；
（2）混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），则醋酸根离子的水解程度小于醋酸的电离程度；
Ⅲ．（1）根据图2可知，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度积大小关系为：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是溶解度最大；
（2）由于K_sp（PbS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），ZnS沉淀会转化为更难溶的PbS．

解答 解：Ⅰ．（1）平衡常数K_195℃＜K_165℃，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
（2）增大氨气浓度，平衡正向移动，CO₂转化率增大；
B点处x=4，原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比为4，假设氨气为4mol，二氧化碳为1mol，二氧化碳转化率为0.50，则反应的二氧化碳为0.50mol，由方程式2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），气体减少的物质的量为消耗的氨气、二氧化碳之和，故平衡时混合气体总物质的量为4mol+1mol-0.5mol-0.5mol×2=3.5mol，氨气为4mol-0.5mol×2=3mol，故氨气体积分数为$\frac{3mol}{3.5mol}$×100%=85.7%，
故答案为：增大氨气浓度，平衡正向移动，CO₂转化率增大；85.7；
（3）达到平衡时，在恒温恒容条件下充入稀有气体，由于各组分的浓度没有变化，则化学平衡不会移动，CO（NH₂）₂（l）的质量不变，
故答案为：不变；
Ⅱ（1）纯水电离生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=4×10^-14，0.9mol/L　NaOH溶液与0.1mol/L　HCl溶液等体积混合，溶液呈碱性，混合后溶液中c（OH^-）=$\frac{0.9V-0.1V}{2V}$mol/L=0.4mol/L，该稳定性c（H⁺）=$\frac{4×1{0}^{-14}}{0.4}$mol/L=10^-13mol•L^-1，所以pH=13，
故答案为：13；
（2）混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），则醋酸根离子的水解程度小于醋酸的电离程度，所以c（CH₃COOH）＜c （CH₃COO^-），
故答案为：＜；
Ⅲ．（1）根据图2可知，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度积大小关系为：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），则溶解度PbS＜ZnS＜FeS，如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是溶解度最大的FeS，
故答案为：FeS；
（2）向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，由于K_sp（PbS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），溶解度PbS＜ZnS＜FeS，则振荡后，ZnS沉淀会转化为更难溶的PbS，
故答案为：PbS．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、溶液pH的计算、难溶物溶解平衡及沉淀转化等知识，较好考查学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．