Question

9．按要求填空：
（l）常溫下0.1moL/L 鹽酸和0.06mol/L氫氧化鋇溶液以等體積混合后pH=12
（2）常溫下pH=9的Ba（OH）2溶液與pH=12的KOH溶液，按4：1的體積比混合，則混合溶液的pH=11.3（己知lg2=0.3，lg5=0.7）
（3）如圖所示，向A中充入 1mol X和1mol Y，向B中充入 2mol X和2mol Y，起始時V_A=V_B=aL．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器各自發生下列反應：X+Y?2Z+W；正反應為放熱反應，（四物質均為氣體）．達到平衡時．V_A=1.2aL，試回答：
①A中的X的轉化率 α_A=40%；
②A、B中X的轉化率α_A＞α_B  （填“＞、=、＜”）
③打開K，一段時間后又達到平衡時，A 的體積為2.6a L（連通管中的氣體體積不計）

Answer 1

分析 （1）計算酸、堿的物質的量，判斷過量，再計算pH；
（2）計算出堿溶液混合后的c（OH^-），根據Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=10^-14可計算出c（H⁺），最后計算出溶液的pH；
（3）根據圖象知，A保持恒壓，B保持恒容，
①先根據相同條件下，氣體的氣體之比等于物質的量之比計算平衡后氣體的物質的量，再結合方程式計算X反應的物質的量，最后根據轉化率公式計算X的轉化率；
②結合B裝置中壓強對化學平衡的影響判斷X的轉化率大小；
③根據等溫、等壓條件下，氣體的體積之比等于物質的量之比，已知A中充入1molX和1molY的體積為1.2aL，則打開K，相當于充入了3molX和3molY，所以AB總體積為3.6aL，從而得出A的體積．

解答 解：（1）鹽酸是一元強酸，氫氧化鋇是二元強堿，將0.1mol/L鹽酸和0.06mol/L氫氧化鋇溶液等體積混合后，氫氧化鋇有剩余，該混合溶液中氫氧根離子濃度為：$\frac{0.06mol/L×2-0.1mol/L}{2}$=0.01mol/L，
則溶液中氫離子濃度為：$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$mol/L=10^-12 mol/L，所以混合溶液的pH=-lg10^-12=12，
故答案為：12；
（2）常溫下pH=9的Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）=10^-5mol/L，pH=12的KOH溶液中c（OH^-）=10^-2mol/L，
按4：1的體積比混合，c（OH^-）=$\frac{4×1{0}^{-5}+1{0}^{-2}}{5}$mol/L≈0.2×10^-2mol/L，
則c（H⁺）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{0.2×1{0}^{-2}}$=5×10^-12mol/L，該溶液的pH=-lg5×10^-12=12-lg5=11.7，
故答案為：11.3；
（3）①等壓、等溫條件下，氣體的體積之比等于氣體的物質的量之比，2mol氣體時，體積為aL，達到平衡時，V_A=1.2a L，所以平衡后混合氣體的物質的量是2.4mol，
設A物質反應了mmol，
X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g） 物質的量增多
1mol                          1mol
nmol                        （2.4-2）mol
n=0.4
所以X物質的轉化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%；
②B裝置是在等容條件下，反應向正反應方向移動時，混合氣體的物質的量增大，導致容器內氣體壓強增大，增大壓強能抑制X的轉化率，所以X的轉化率減小，所以B容器中X的轉化率比A小，
故答案為：＞；
③當打開K時，整個裝置是在等溫、等壓條件下反應，使整個裝置中氣體的壓強與A裝置中的初始壓強相同時；向A中充入1molX和1molY達到平衡時，V_A=1.2aL；當打開K時，AB中氣體共為3molX和3molY，由于整個裝置是在等溫、等壓條件下的反應，達到平衡狀態時，混合氣體的體積是3.6aL，其中B是aL，所以A為2.6aL，
故阿阿為：2.6a．

點評 本題考查了化學平衡的計算、溶液pH的計算，題目難度中等，明確化學平衡及其影響因素為解答關鍵，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的關系及計算方法，試題培養 留學生的分析能力及化學計算能力．