Question

【題目】(1)在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。

該反應(yīng)ΔH______0（填“＞”、“＜”或“＝”），在0～60 s時段，反應(yīng)速率v(N2O4)為________mol·L－1·s－1。平衡常數(shù)K=________________（請書寫單位）。在溫度不變的情況下向平衡體系中再充入N2O4 0.01mol·L－1和NO20.03mol·L－1此時v(正)___________v(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。有利于提高反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填標(biāo)號)。

A.高溫低壓 B.低溫高壓

C.高溫高壓 D.低溫低壓

(2)在一定溫度下，向a L密閉容器中加入1 molN2O4(g)發(fā)生如下反應(yīng)：N2O4(g) 2NO2(g)，不能說明該反應(yīng)一定達(dá)平衡的是__________。

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化

B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時間變化

C.容器內(nèi)O2、NO、NO2的濃度之比為1:2:2

D.單位時間內(nèi)生成1 mol N2O4(g)，同時生成2 mol NO2

E.混合氣體的密度不隨時間變化

F.混合氣體的顏色不隨時間變化

(3)在體積都為1 L，pH都等于2的鹽酸和醋酸溶液中，投入0.65 g鋅粒，則如圖所示符合客觀事實的是__________

A. B.

C. D.

(4)25 ℃時，一元弱酸HA溶液Kal＝4.3×10－4　,一元弱酸HB溶液Ka2＝5.6×10－4則酸性HA____________HB（填“＞”、“＜”或“＝”）。

(5)常溫下0.001mol·L－1的H2SO4溶液與0.004mol·L－1的NaOH溶液1:1體積比混合，混合后溶液的pH=_____________。

Answer 1

【答案】＞ 0.0010 0.36mol·L－1 ＜ A CE C ＜ 11

【解析】

(1)由溫度對平衡的影響可知的反應(yīng)的吸放熱類型；計算反應(yīng)速率和平衡常數(shù)時結(jié)合具體公式再利用圖中給出的數(shù)據(jù)計算即可；在向平衡后的容器中通入一定量的N2O4和NO2后，可根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小關(guān)系判斷反應(yīng)平衡的移動方向；利用平衡移動原理可判斷提高上述反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的方法；

(2)判斷反應(yīng)是否平衡可根據(jù)平衡狀態(tài)的特點進(jìn)行分析，此題額外要注意審題，需要從中篩選出不能判斷可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的選項；

(3)四個圖像分別描述的是鹽酸和醋酸兩種溶液在加入一定量的鋅粒后pH值，氫氣產(chǎn)生速率，氫氣產(chǎn)量以及溶液中氫離子濃度的變化規(guī)律；分析時，注意兩種酸強(qiáng)弱不同，但初始的pH以及體積相同，此外，加入的鋅粒為0.65g；

(4)比較兩種一元酸的強(qiáng)弱，可根據(jù)相同條件下電離平衡常數(shù)的大小進(jìn)行判斷；

(5)計算酸與堿溶液混合后的溶液的pH，要先考慮發(fā)生中和反應(yīng)，再根據(jù)反應(yīng)后剩余酸或堿的量進(jìn)行計算。

(1)NO2有顏色，而N2O4氣體無顏色；因此升溫后，混合氣體顏色變深表明可逆反應(yīng)正向移動；因此該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；由圖可知，0~60s內(nèi)，N2O4濃度下降了0.060mol/L，因此反應(yīng)速率為：；由圖可知，平衡時NO2濃度為0.120mol/L，N2O4濃度為0.040mol/L，因此平衡常數(shù)為：；當(dāng)達(dá)到平衡后，再通入0.01mol/L的N2O4和0.03mol/L的NO2后，此時容器內(nèi)N2O4濃度為0.05mol/L，NO2濃度為0.15mol/L，那么濃度商為：，故平衡逆向移動，那么v逆＞v正；由于是吸熱反應(yīng)，為了獲得更高的轉(zhuǎn)化率需要在較高溫度下進(jìn)行，同時降低壓強(qiáng)也有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，因此高溫低壓的條件有利于獲得更高的轉(zhuǎn)化率，A項正確；

(2)A．由于該反應(yīng)是非等體積反應(yīng)，并且是在恒溫恒容的容器中進(jìn)行，根據(jù)可知，若容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化，那么容器內(nèi)氣體的總量一定不再變化，那么反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，A項能說明；

B．當(dāng)容器內(nèi)物質(zhì)的濃度不變時，根據(jù)平衡狀態(tài)的特點可知，可逆反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，B項能說明；

C．由于并不明確容器內(nèi)上述三種物質(zhì)的濃度之比是否還會發(fā)生改變，因此C項的描述不能證明可逆反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，故C項不能說明；

D．生成NO2的速率描述的是正反應(yīng)的速率，生成N2O4的速率描述的是逆反應(yīng)的速率，由于二者生成速率之比即為相應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)比，所以此時正逆反應(yīng)速率相等，可逆反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，D項能說明；

E．由于該反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的，根據(jù)可知，此時氣體的密度是定值，與是否平衡無關(guān)，因此密度不變可逆反應(yīng)不一定平衡，E項不能說明；

F．NO2有顏色，而N2O4氣體無顏色，當(dāng)混合氣體顏色不變時，說明NO2濃度不再改變，可逆反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，F項能說明；綜上所述，CE項不能說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

答案選CE；

(3)醋酸是弱酸，鹽酸是強(qiáng)酸，常溫下二者均為pH=2時，鹽酸的濃度為0.01mol/L，而醋酸的濃度要明顯大于0.01mol/L；因此二者體積均為1L時，對于鹽酸而言0.65g鋅顯然是過量的，因此二者在與鋅反應(yīng)時，最終醋酸生成的氫氣會更多；鹽酸與醋酸初始pH相等，由于醋酸弱電離的原因，導(dǎo)致其相比于鹽酸，氫離子濃度下降的更慢即pH變化的更為緩慢；又因為氫離子濃度越大時，酸與金屬反應(yīng)生成氫氣的速率越快，因此反應(yīng)開始后，醋酸生成氫氣的速率要比鹽酸更快；

A．通過分析可知，由于醋酸是弱酸，溶液中存在醋酸的電離平衡，這就導(dǎo)致其與鋅發(fā)生反應(yīng)時，相比于鹽酸，氫離子濃度下降的較慢，那么pH變化的也就更為平緩，故A圖不符；

B．通過分析可知，由于反應(yīng)開始后鹽酸中氫離子濃度下降較快，導(dǎo)致其氫離子濃度相比于醋酸更低，因此在與鋅反應(yīng)時反應(yīng)速率更低，故B圖不符；

C．通過分析可知，pH=2時，鹽酸濃度僅為0.01mol/L，醋酸濃度明顯大于0.01mol/L，體積均為1L時，二者均與0.65g鋅反應(yīng)，醋酸會以更快的反應(yīng)速率生成更多的氫氣，故C圖符合；

D．通過分析可知，由于醋酸溶液中存在醋酸的電離平衡，使得其氫離子濃度下降的更為緩慢，故D圖不符；

答案選C；

(4)由于相同溫度下，HA的電離常數(shù)小于HB的，因此，HA的酸性弱于HB的；

(5)為便于計算，不妨假設(shè)硫酸與NaOH溶液的體積均為1L；二者混合后發(fā)生中和反應(yīng)，由于NaOH溶液的濃度為0.004mol/L，而硫酸的濃度為0.001mol/L，因此反應(yīng)后NaOH仍有剩余，剩余的NaOH的物質(zhì)的量為：；混合后總體積為2L，所以混合后溶液中OH-濃度為0.001mol/L，那么溶液中H+濃度為10-11mol/L，溶液的pH=11。