Question

5．化学学科中的平衡理论主要包括：化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡四种，且均符合勒夏特列原理．请回答下列问题：
（1）常温下，取 pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图1所示．则图中表示醋酸溶液中pH变化的曲线是B 填“A”或“B”）．
设盐酸中加入的Zn质量为m₁，醋酸溶液中加入的Zn质量为 m₂． 则 m₁＜ m₂ （ 选填“＜”、“=”、“＞”）．
（2）如图2所示，在体积为3L的密闭容器中，CO与H₂在一定条件下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．升高温度，K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．在500℃，从反应开始到达到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$mol/（L•min）．
（3）某温度下K_sp=2×10 ^-11，若该温度下某MgSO₄溶液里c（Mg ²⁺）=0.002mol•L^-1，如果生成Mg（OH）₂沉淀，应调整溶液pH，使之大于10；该温度下，在0.20L的0.002mol/LMgSO₄溶液中加入等体积的0.10mol/L的氨水溶液，该温度下电离常数K_b（NH₃•H₂O）=2×10^-5，试计算有（填“有”或“无”） Mg（OH）₂沉淀生成？
（4）常温下，某纯碱（Na₂CO₃）溶液中滴入酚酞，溶液呈红色．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）取少量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；或加热，如果红色不变说明甲正确，如果红色加深，说明乙正确．

Answer 1

分析 （1）醋酸为弱酸，等pH时，醋酸浓度较大，与锌反应时，醋酸进一步电离出氢离子，则醋酸的pH变化较小，醋酸中存在电离平衡，氢离子和锌反应时促进醋酸电离，补充反应的氢离子，pH变化等量时，消耗的锌较多；
（2）化学平衡常数等于生成物的浓度系数次幂之积除以反应物的浓度系数次幂之积；化合反应一般为放热反应，升高温度平衡向吸热方向移动；用v=$\frac{△c}{△t}$求算；
（3）根据c（OH^-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（M{g}^{2+}）}}$计算氢氧根离子浓度，从而确定溶液的pH，根据混合溶液中氢氧根离子浓度的平方与镁离子浓度的积与k_sp比较，可判断；
（4）酚酞遇碱变红色，可知纯碱溶液呈碱性；向红色溶液中加入足量BaCl₂溶液（或加热碳酸钠溶液），根据颜色的变化分析．

解答 解：（1）由于醋酸是弱电解质，与Zn反应同时，电离出H⁺，所以pH变化较缓慢，所以B曲线是醋酸溶液的pH变化曲线．由图知盐酸和醋酸的pH变化都是由2到4，盐酸中氢离子浓度逐渐减小，但醋酸中存在电离平衡，氢离子和锌反应时促进醋酸电离，补充反应的氢离子，所以醋酸是边反应边电离H⁺，故消耗的Zn多，所以m₁＜m₂．
故答案为：B；＜；
（2）因化学平衡常数等于生成物的浓度系数次幂之积除以反应物的浓度系数次幂之积，所以K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$，化合反应一般为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值变小，v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{{n}_{B}mol}{3L}}{{t}_{B}}$=$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$mol/（L•min），
故答案为：减小；$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$mol/（L•min）；
（3）0.002mol•L^-1MgSO₄溶液中c（Mg²⁺）=0.0002mol/L，沉淀平衡时c（OH^-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（M{g}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{2×1{0}^{-11}}{0.002}}$mol/L=10^-4 mol/L，则c（H⁺）=10^-10 mol/L，所以溶液的pH=-lgc（H⁺）=10，故应调整溶液pH大于10，在0.20L的0.002mol•L^-1MgSO₄溶液中加入等体积的0.10mol•L^-1的氨水溶液，假设氨水的电离程度不变，则混合溶液中氢氧根离子浓度=$\sqrt{20}$×10^-3 mol/L=4.45×10^-3 mol/L＞10^-4 mol/L，所以有沉淀生成，
故答案为：10；有；
（4）酚酞遇碱变红色，该溶液呈红色说明是碱性溶液，要验证该溶液遇酚酞呈红色原因，可用以下方法，
方法一：向红色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液显红色，说明甲正确，如果红色褪去，说明乙正确；
方法二：加热，如果红色不变说明甲正确，如果红色加深，说明乙正确，
故答案为：取少量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；或加热，如果红色不变说明甲正确，如果红色加深，说明乙正确．

点评 本题考查弱电解质的电离，侧重于学生的分析能力的考查，为高考常见题型和高频考点，有利于培养学生的良好的科学素养，提高学生学习的积极性，注意把握弱电解质的电离特点和影响因素，题目难度中等．