Question

15．高中化學(xué)涉及的平衡理論主要包括：化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡和溶解平衡等，它們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用．請回答下列問題：
Ⅰ、化學(xué)平衡
工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO（NH₂）₂]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{1}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$．
（2）取一定量的NH₃和CO₂放在一個帶活塞的密閉真空容器中在一定溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，若在恒溫、恒壓下充入氣體He，CO（NH₂）₂（l）的質(zhì)量減�。ㄌ睢霸黾印薄皽p小”或“不變”）．
Ⅱ、電離平衡、水解平衡
（1）某溫度下，純水中c（H⁺）=2.0×10^-7 mol•L^-1，該溫度下，0.09mol•L^-1 NaOH溶液與0.01mol•L^-1 HCl溶液等體積混合（不考慮溶液體積變化）后，溶液的pH=12．
（2）向100mL 0.10mol•L^-1 CH₃COOH的溶液中加入0.010mol CH₃COONa（s），已知該混合溶液中c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-），則CH₃COOH的電離程度＞CH₃COO^-的水解程度（填“＞”“＜”或“=”）．
Ⅲ、溶解平衡
（1）如圖為某溫度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，溶液c（S^2-）、金屬陽離子濃度變化情況．如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是FeS（填化學(xué)式）．
（2）在20℃時的FeS飽和溶液中，已知K_sp（FeS）=8.1×10^-17，c²（H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，欲使溶液里c（Fe²⁺）=0.81mol/L，現(xiàn)欲控制溶液中的pH=3．

Answer 1

分析 Ⅰ、化學(xué)平衡
（1）平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，注意純液體和固體不寫入；
（2）恒溫恒壓條件下，充入稀有氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)體系中各組分的濃度減小，平衡向氣體體積增大的方向進(jìn)行；
Ⅱ．電離平衡、水解平衡
（1）純水電離生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-），先計算出過量的c（OH^-），再結(jié)合Kw計算c（H⁺），得出反應(yīng)后的溶液的pH；
（2）存在CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-電離平衡，氫離子濃度減小則pH增大；該混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），則水解小于電離；
Ⅲ．（1）根據(jù)圖2判斷出PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度積、溶解度大小，溶解度越大，加入鹽酸后先溶解；
（2）根據(jù)硫化亞鐵的溶度積常數(shù)和亞鐵離子濃度計算硫離子濃度，再根據(jù)氫硫酸的電離平衡常數(shù)計算氫離子濃度，最后利用pH計算公式計算溶液的pH．

解答 解：Ⅰ．（1）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l），平衡常數(shù)K=$\frac{1}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{1}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$；
（2）達(dá)到平衡時，在恒溫恒壓條件下充入稀有氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小各組分的濃度減小，則化學(xué)平衡向氣體體積增大方向移動，逆向進(jìn)行CO（NH₂）₂（l）的質(zhì)量減小，
故答案為：減�。�
Ⅱ．（1）純水電離生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=4×10^-14，過量的c（OH^-）=$\frac{0.09V-0.01V}{2V}$=0.04mol/L，
由該溫度下的Kw可知，c（H⁺）=$\frac{4×1{0}^{-14}}{0.04}$mol/L=10^-12mol•L^-1，所以pH=12，
故答案為：12；
（2）存在CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-電離平衡，加入CH₃COONa固體，c （CH₃COO^-）增大，則平衡逆向移動，抑制醋酸電離，溶液氫離子濃度減小則pH增大，
該混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），則醋酸根離子的水解程度小于其電離程度，所以c（CH₃COOH）＜c （CH₃COO^-），
故答案為：＞；
Ⅲ．（1）根據(jù)圖可知，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度積大小關(guān)系為：K_sp（PbS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），則溶解度PbS＜ZnS＜FeS，如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是溶解度最大的FeS，
故答案為：FeS；
（2）將適量FeS 投入H₂S 飽和溶液中，c（Fe²⁺）達(dá)到0.81mol/L，溶液中c（S^2-）=$\frac{Ksp}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{8.1×1{0}^{-17}}{0.81}$mol/L=1×10^-16mol/L，c²（H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，則c（H⁺）=$\sqrt{\frac{1×1{0}^{-22}}{1×1{0}^{-16}}}$mol/L=1×10^-3mol/L，pH=-lg1×10^-3=3，
故答案為：3．

點評 本題考查了化學(xué)平衡影響因素、酸堿混合定性判斷及溶液酸堿性與溶液pH的計算、難溶物溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化等知識，題目難度較大，試題題量較大，考查較為綜合，注意明確水的電離、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解、難溶物溶解平衡等知識即可解答，注意混合后溶液中的溶質(zhì)判斷為解答的關(guān)鍵，試題充分培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力．