Question

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1L的恒温恒容密闭容器，向其中加入2mol A气体和2mol 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1mol 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

 

．
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φ（C）=

1

3

，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．
（3）①某温度（t℃）时，测得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此温度下，将pH=2的H₂SO₄溶液V_aL与pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a：V_b=

 

．
②在25℃时，将cmol?L^-1的醋酸溶液与0.02mol?L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=

 

．
（4）与水的离子积Kw=C（H+）?C（OH-）相似，CuS饱和溶液中也有离了积KSP=C（Cu2+）?C（S2-）．
已知t℃时CuS的离子积KSP=9.0×10^-36，又已知t℃时H2S饱和溶液中C（H+）2?C（S2-）=1.0×10-22，
①写出CuS沉淀溶解平衡的表达式

 

②现将适量CuS放入H2S饱和溶液中，要使C（Cu2+）达到0.01mol?L-1时，应使该溶液的C（H+）达到

 

．由此说明CuS在一般酸中

 

溶解．（填“能”或“不能”）
③PbSO₄难溶于水却可溶于醋酸溶液，你认为可能的原因是

 

A．醋酸铅可溶于水          B．醋酸铅是弱电解质
C．醋酸铅在水中形成电离平衡时的c（Pb²⁺）小于PbSO₄的溶解平衡的c（Pb²⁺）
D．因醋酸是弱酸，故反应可进行．

Answer 1

考点：反应速率的定量表示方法,反应热和焓变,弱电解质在水溶液中的电离平衡,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①根据反应速率v=

△c

△t

计算；
②加入1molA气体和1molB气体与加入1molC气体是在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，加入2molA气体和2molB气体与加入1molA气体和1molB气体相比，相当于增大一倍的压强，增大压强，反应向体积缩小的方向正向移动；
③增加反应物的浓度平衡向正反应方向移动，由题意2 mol A气体和2 mol B气体生成1 mol C气体，根据三段式求得平衡常数K=1，依据温度不变，平衡常数不变进行解答；
（2）①溶液的酸碱性是根据溶液中H⁺浓度与OH^-浓度的相对大小判断的，只要溶液中c（H⁺）=c（OH^-），溶液就呈中性，CH₃COOH是弱电解质，电离程度不大，NaOH是强电解质，完全电离，反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐水解呈碱性，需溶液呈中性，需少加碱；根据溶液呈中性pH=7c（H⁺）=c（OH^-）结合电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）进行解答；
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）]进行解答；
（3）①混合溶液为中性，则V_a L×0.1mol/L=V_b L×0.01mol/L；
②根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根据溶液的pH值计算溶液中c（H⁺），根据钠离子浓度计算c（CH₃COO^-），利用物料守恒计算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的电离常数表达式K_a=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

计算；
（4）①CuS沉淀溶解产生Cu²⁺和S^2-；
②根据硫化亚铜的溶度积常数和铜离子浓度计算硫离子浓度，再根据氢硫酸的电离平衡常数计算氢离子浓度；
③根据硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸时，醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅，促进硫酸铅溶解．

解答： 解：（1）①容积为1L的恒温恒容密闭容器，20s内生成1molC气体，根据A（g）+B（g）?C（g）△H=-a kJ?mol^-1，B气体减少1mol，浓度变化减少1.0 mol/L，c（B）=1.0mol/L，△t=20s，

△c

△t

=

1.0mol/L

20s

=0.05mol/（L?s）；
故答案为：0.05mol/（L?s）；
②A（g）+B（g）?C（g）该反应为可逆反应，从起始量分析，正向反应是放热反应，逆向进行的反应是吸热反应，正反应是体积缩小的反应；
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，加入1molA气体和1molB气体，该反应为可逆反应，不能完全转化，而热化学反应中的反应热为物质完全转化时的能量变化，所以达到平衡时，生成C的量不足1mol，所以热量数值Q₂＜Q₁，20s后，反应达到平衡状态，生成1mol C气体，放出热量Q₁kJ，则Q₁=a，
设加入1molA气体和1molB气体达到平衡时，放出的热量为Q₃，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，则Q₂+Q₃=a=Q₁，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1molA气体和1molB气体相比，相当于增大一倍的压强，A（g）+B（g）?C（g）从起始量分析，正反应是体积缩小的反应，增大压强，反应向体积缩小的方向移动，所以平衡正向移动，所以放出的热量Q₁＞2Q₃，所以Q₁ +2Q₂＞2a，所以选C，
故答案为：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2molA气体和2molB气体生成1 mol C气体，根据三段式：
             A（g）+B（g）=C（g）
开始（mol/L） 2    2     0
反应（mol/L） 1     1    1
平衡（mol/L） 1     1    1
平衡常数K=

1mol/L

1mol/L×1mol/L

=1，再通入bmolA气体，温度不变，平衡常数不变，根据三段式：
=1，再通入bmolA气体，温度不变，平衡常数不变，根据三段式：
           A（g）+B（g）=C（g）
开始（mol/L） 2+b 2     0
反应（mol/L） x   x     x
平衡（mol/L）2+b-x 2-x  x
又知K=1，?（C）=

1

3

，所以

x

(2+b-x)(2-x)

=1，

x

4+b-x

=

1

3

，解得b=1.33，x=1.33；
故答案为：＞；1.33；
（2）①CH₃COOH是弱电解质，电离程度不大，NaOH是强电解质，完全电离，反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐，水解呈碱性，需溶液呈中性pH=7，需少加碱，所以常温下，将V mL、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，V＜20.00mL溶液呈中性pH=7，c（H⁺）=c（OH^-）；根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），溶液中的溶质为乙酸钠溶液，水的电离是微弱的，所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案为：＜；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）═

0.1000mol?L-1×20mL

60mL

=

1

30

mol/L或0.033mol/L，
故答案为：

1

30

或0.033．
（3）①该温度下Kw=1.0×10^-13，混合溶液为中性，则V_a L×0.01mol/L=V_b L×0.1mol/L，解得V_a：V_b=10：1，
故答案为：10：1；
②根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=

1

2

×cmol?L^-1-0.01mol?L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的电离常数K_a=

10-7×0.01

(0.5c-0.01)

=

2×10-9

c-0.02

；
故答案为：

2×10-9

c-0.02

；
（4）①CuS沉淀溶解产生Cu²⁺和S^2-，溶解平衡为：CuS₂（s）?Cu²⁺（aq）+2S^2-（aq）；
故答案为：CuS₂（s）?Cu²⁺ （aq）+2S^2-（aq）；   
②溶液中c（S^2-）=

Ksp

c(CU 2+)

=

9.0×10-36

0.01

=9×10^-34mol/L，c²（H⁺）?c（S^2-）=1.0×10^-22，则c（H⁺）=

1×10-22 9×10-34

mol/L=3.33×10⁵mol/L，氢离子浓度较大，说明CuS在一般酸中不能溶解；
故答案为：3.33×10⁵mol/L；不能；
③硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸时，醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅，促进硫酸铅溶解，
故答案为：B．

点评：本题主要考查平衡的有关知识，掌握化学平衡常数的计算方法，以及化学平衡移动原理知识的灵活运用是解答的关键，是一道综合知识题目，题目难度较大．