Question

4．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1所示．則圖中表示醋酸溶液中pH變化曲線的是B （ 填“A”或“B”）． 設鹽酸中加入的Zn質量為m₁，醋酸溶液中加入的Zn質量為 m₂． 則m₁＜ m₂ （ 選填“＜”、“=”、“＞”）
（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）．反應達到平衡時，平衡常數表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，升高溫度，K值減小（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）=$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$
（3）常溫下，某純堿溶液中滴入酚酞，溶液呈紅色．說明該溶液呈堿性．在分析該溶液遇酚酞呈紅色原因時，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CO₃^2-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、現象和結論）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．

Answer 1

分析 （1）醋酸為弱酸，等pH時，醋酸濃度較大，與鋅反應時，醋酸進一步電離出氫離子，則醋酸的pH變化較小，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，pH變化等量時，消耗的鋅較多，以此解答；
（2）化學平衡常數等于生成物的濃度系數次冪之積除以反應物的濃度系數次冪之積；化合反應一般為放熱反應，升高溫度平衡向吸熱方向移動；用v=$\frac{△c}{△t}$求算；
（3）酚酞遇堿變紅色，可知純堿溶液呈堿性；向紅色溶液中加入足量BaCl₂溶液（或加熱碳酸鈉溶液），根據顏色的變化分析．

解答 解：（1）由于醋酸是弱電解質，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）因化學平衡常數等于生成物的濃度系數次冪之積除以反應物的濃度系數次冪之積，所以K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，化合反應一般為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，K值變小，v（H₂）=$\frac{△c（{H}_{2}）}{△t}$=$\frac{\frac{{n}_{B}mol}{3L}}{{t}_{B}}$=$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$；減小；$\frac{{n}_{B}}{3{t}_{B}}$；
（3）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：堿；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 本題考查弱電解質的電離，側重于學生的分析能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，有利于培養學生的良好的科學素養，提高學生學習的積極性，注意把握弱電解質的電離特點和影響因素，難度不大．