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气体可逆反应的平衡、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

0.05mol/（L?s）

，写出该反应的平衡常数表达式

K=

c(C)

c(A)?c(B)

．
②保持容器温度和容积不变，若改为向其中加入1mol C气体，反应达到平衡时，吸收热量Q₂ kJ，则Q₁与Q₂的相互关系正确的是

C

（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b mol A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?（C）=

1

3

，则b=

1.33

．
（2）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．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

c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）

．
②如果V=40.00，则此时溶液中c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=

1

30

或0.033

mol?L^-1．

Answer 1

分析：（1）①根据反应速率v=

△c

△t

计算；根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，进行解答；
②③（2）①溶液显中性，说明氢离子和氢氧根的浓度一定相等，醋酸钠是强碱弱酸盐，水解显碱性，根据电荷守恒来判断离子浓度大小关系；
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；

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^-1B气体减少1mol，浓度变化减少1.0mol/L；则△c（B）=1.0mol/L，△s=20s，v=

△c

△t

=

1.0mol/L

20s

=0.05mol/（L?s）；根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=

c(C)

c(A)?c(B)

，
故答案为：0.05mol/（L?s）；K=

c(C)

c(A)?c(B)

；
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2 mol A气体和2 mol B气体生成1 mol C气体，根据三段式：
         A（g）+B（g）?C（g）
起始     2      2         0
反应     1      1         1
平衡      1     1         1
可知平衡常数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：
         A（g）+B（g）?C（g）
起始     2+b      2         0
反应      x       x         x
平衡    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=

4

3

=1.33，x=

4

3

，
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．

点评：本题考查了化学平衡的有关知识，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，题目难度中等．