Question

化學學科中的平衡理論主要包括：化學平衡、電離平衡、水解平衡和溶解平衡四種，且均符合勒夏特列原理．請回答下列問題：
（1）常溫下，取pH=2的鹽酸和醋酸溶液各100mL，向其中分別加入適量的Zn粒，反應過程中兩溶液的pH變化如圖所示．則圖中表示醋酸溶液中pH變化曲線的是    （填”A”或”B”）．設鹽酸中加入的Zn質(zhì)量為m₁，醋酸溶液中加入的Zn質(zhì)量為m₂．則m₁    m₂．（選填”＜“、”=“或”＞“）
（2）在體積為3L的密閉容器中，CO與H₂在一定條件下反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．該反應的平衡常數(shù)表達式K=    ，升高溫度，K值    （填”增大”“減小”或”不變”）．在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=    ．
（3）難溶電解質(zhì)在水溶液中存在著溶解平衡．在某溫下，溶液里各離子濃度以它們化學計量數(shù)為方次的乘積是一個常數(shù)，叫溶度積常數(shù)．例如：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺ （aq）+2OH^- （aq），某溫度下K_sp=c（Mg²⁺）[c（OH^-）]²=2×10^-11．若該溫度下某MgSO₄溶液里c（Mg²⁺）=0.002mol?L^-1，如果生成Mg（OH）₂沉淀，應調(diào)整溶液pH，使之大于    ；該溫度下，在0.20L的0.002mol?L^-1MgSO₄溶液中加入等體積的0.10mol?L^-1的氨水溶液，該溫度下電離常數(shù)K，經(jīng)計算    （填”有”或”無”）Mg（OH）₂沉淀生成．
（4）常溫下，向某純堿（Na₂CO₃）溶液中滴入酚酞，溶液呈紅色，則該溶液呈    性．在分析該溶液遇酚酞呈紅色的原因時，甲同學認為是配制溶液所用的純堿樣品中混有NaOH所致；乙同學認為是溶液中Na₂CO₃電離出的水解所致．請你設計一個簡單的實驗方案給甲和乙兩位同學的說法以評判（包括操作、現(xiàn)象和結(jié)論）．

Answer 1

【答案】分析：（1）從醋酸是弱電解質(zhì)的角度分析，醋酸與Zn反應同時，電離出H⁺，pH變化較緩慢；
（2）化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應物的濃度系數(shù)次冪之積；
根據(jù)圖象可知，溫度越高，甲醇的含量越低，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，說明該反應正反應為放熱反應；先根據(jù)圖象依據(jù)v=求出求出v（CH₃OH），然后根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比求出v（H₂）；
（3）根據(jù)c（OH^-）=計算氫氧根離子濃度，從而確定溶液的pH，根據(jù)混合溶液中氫氧根離子濃度與生成沉淀時所需pH進行比較判斷；
（4）向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，生成碳酸鋇沉淀，根據(jù)顏色的變化分析．
解答：解：（1）由于醋酸是弱電解質(zhì)，與Zn反應同時，電離出H⁺，所以pH變化較緩慢，所以B曲線是醋酸溶液的pH變化曲線．由圖知鹽酸和醋酸的pH變化都是由2到4，鹽酸中氫離子濃度逐漸減小，但醋酸中存在電離平衡，氫離子和鋅反應時促進醋酸電離，補充反應的氫離子，所以醋酸是邊反應邊電離H⁺，故消耗的Zn多，所以m₁＜m₂．
故答案為：B；＜；
（2）因化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應物的濃度系數(shù)次冪之積，所以K=，由圖可知，升高溫度，甲醇的含量降低，平衡逆向移動，則化學平衡常數(shù)減小，由圖象可知，在500℃時，2min到達平衡，甲醇的平均反應速率v（CH₃OH）= mol?（L?min）^-1 =mol?（L?min）^-1 ，由速率之比等于化學計量數(shù)之比求出，則v（H₂）=2v（CH₃OH）=mol?（L?min）^-1；
故答案為：K=，減小， mol?（L?min）^-1；
（3）c（OH^-）==mol/L=10^-4 mol/L，則c（H⁺）=10^-10 mol/L，所以溶液的pH=10，在0.20L的0.002mol?L^-1MgSO₄溶液中加入等體積的0.10mol?L^-1的氨水溶液，假設氨水的電離程度不變，則混合溶液中氫氧根離子濃度=×10^-3 mol/L=4.45×10^-3 mol/L＞10^-4 mol/L，所以有沉淀生成，
故答案為：10，有；
（4）酚酞遇堿變紅色，該溶液呈紅色說明是堿性溶液，要驗證該溶液遇酚酞呈紅色原因，可用以下方法，
方法一：向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液顯紅色，說明甲正確，如果紅色褪去，說明乙正確；
方法二：加熱，如果紅色不變說明甲正確，如果紅色加深，說明乙正確，
故答案為：向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液，如果溶液還顯紅色說明甲正確，紅色褪去說明乙正確．
點評：本題考查較為綜合，涉及弱電解質(zhì)的電離、化學平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、鹽類水解等知識點，難度較大，弱電解質(zhì)的電離平衡、化學平衡是高考的熱點，應熟練掌握．