Question

7．在高中階段化學(xué)學(xué)科中所涉及的平衡理論主要包括：化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡和難溶電解質(zhì)溶解平衡四種，均符合勒夏特列原理，它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問題：
Ⅰ：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（s）+H₂O（l）．
（1）已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_195℃＜K_165℃，則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（2）一定溫度和壓強(qiáng)下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比（氨碳比）$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=x，圖1是氨碳比（x）與CO₂平衡轉(zhuǎn)化率（α）的關(guān)系．α隨著x增大的原因是增大氨氣濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂轉(zhuǎn)化率增大；B點(diǎn)處，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為85.7%（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．
（3）取一定量的NH₃和CO₂放在一個(gè)密閉真空容器中，在一定溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，若在恒溫、恒容下充入氣體He，CO（NH₂）₂的質(zhì)量不變（填“增加”、“減小”或“不變”）．
Ⅱ：（1）某溫度下，純水中c（H⁺）=2.0×10^-7mol/L，該溫度下，0.9mol/L　NaOH溶液與0.1mol/L　HCl溶液等體積混合（不考慮溶液體積變化）后，溶液的pH=13．
（2）向100mL　0.10mol/L　CH₃COOH的溶液中加入0.010mol　CH₃COONa固體，溶液pH增大．已知該混合溶液中c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-），則c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
Ⅲ：（1）圖2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，溶液的S^2-濃度、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）向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀最終會(huì)轉(zhuǎn)化為PbS（填化學(xué)式）沉淀．

Answer 1

分析 I．（1）平衡常數(shù)K_195℃＜K_165℃，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
（2）增大氨氣濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂轉(zhuǎn)化率增大；
B點(diǎn)處x=4，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為4，假設(shè)氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.50，則反應(yīng)的二氧化碳為0.50mol，根據(jù)方程式計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算氨氣體積分?jǐn)?shù)；
（3）達(dá)到平衡時(shí)，在恒溫、恒容下充入氣體He，由于各組分的濃度沒有變化，則化學(xué)平衡不會(huì)移動(dòng)；
Ⅱ．（1）純水電離生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=4×10^-14，0.9mol/L　NaOH溶液與0.1mol/L　HCl溶液等體積混合，溶液呈堿性，計(jì)算混合后溶液中c（OH^-），利用水的離子積計(jì)算c（H⁺），再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（2）混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），則醋酸根離子的水解程度小于醋酸的電離程度；
Ⅲ．（1）根據(jù)圖2可知，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度積大小關(guān)系為：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是溶解度最大；
（2）由于K_sp（PbS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），ZnS沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為更難溶的PbS．

解答 解：Ⅰ．（1）平衡常數(shù)K_195℃＜K_165℃，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：＜；
（2）增大氨氣濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂轉(zhuǎn)化率增大；
B點(diǎn)處x=4，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為4，假設(shè)氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.50，則反應(yīng)的二氧化碳為0.50mol，由方程式2NH₃ （g）+CO₂ （g）?CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），氣體減少的物質(zhì)的量為消耗的氨氣、二氧化碳之和，故平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為4mol+1mol-0.5mol-0.5mol×2=3.5mol，氨氣為4mol-0.5mol×2=3mol，故氨氣體積分?jǐn)?shù)為$\frac{3mol}{3.5mol}$×100%=85.7%，
故答案為：增大氨氣濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂轉(zhuǎn)化率增大；85.7；
（3）達(dá)到平衡時(shí)，在恒溫恒容條件下充入稀有氣體，由于各組分的濃度沒有變化，則化學(xué)平衡不會(huì)移動(dòng)，CO（NH₂）₂（l）的質(zhì)量不變，
故答案為：不變；
Ⅱ（1）純水電離生成的c（H⁺）=c（OH^-），Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=4×10^-14，0.9mol/L　NaOH溶液與0.1mol/L　HCl溶液等體積混合，溶液呈堿性，混合后溶液中c（OH^-）=$\frac{0.9V-0.1V}{2V}$mol/L=0.4mol/L，該穩(wěn)定性c（H⁺）=$\frac{4×1{0}^{-14}}{0.4}$mol/L=10^-13mol•L^-1，所以pH=13，
故答案為：13；
（2）混合溶液中c （Na⁺）＜c （CH₃COO^-），則醋酸根離子的水解程度小于醋酸的電離程度，所以c（CH₃COOH）＜c （CH₃COO^-），
故答案為：＜；
Ⅲ．（1）根據(jù)圖2可知，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）的溶度積大小關(guān)系為：K_sp（CuS）＜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）向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，由于K_sp（PbS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），溶解度PbS＜ZnS＜FeS，則振蕩后，ZnS沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為更難溶的PbS，
故答案為：PbS．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、溶液pH的計(jì)算、難溶物溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化等知識(shí)，較好考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．