Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義．
（1）合成氨反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，平衡

左

移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化劑使反應(yīng)的△H

不改變

（填“增大”、“減小”或“不改變”）．
（2）在25℃下，向濃度均為0.1mol?L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，沉淀會(huì)分步析出．
首先生成沉淀的離子方程式為

Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

氨水過(guò)量后，生成的沉淀會(huì)部分溶解，寫(xiě)出溶解沉淀的離子方程式

Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O

．
（已知25℃時(shí)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）在25℃下，將a mol?L^-1的氨水與0.01mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液中
c（NH₄⁺）=c（Cl^-）．則溶液顯

中

性（填“酸”、“堿”或“中”），請(qǐng)用含a的代數(shù)式表示NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

10-9

a-0.01

．
（4）在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含SO₃0.18mol，則v（o₂）=

0.036

mol．L^-1．min^-1：若繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，再次達(dá)到平衡后，n（SO₃）的取值范圍為

0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol

．

Answer 1

分析：（1）恒溫恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，體積增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向體積增大的方向移動(dòng)；
反應(yīng)熱只與始態(tài)與狀態(tài)有關(guān)，催化劑改變平衡建立的途徑，不影響始態(tài)與終態(tài)，反應(yīng)熱不變；
（2）Mg（OH）₂、Cu（OH）₂的結(jié)構(gòu)類型相同，溶度積越小，溶解度越小，加入相同的濃度的氨水，最先析出；氨水過(guò)量，氫氧化銅與氨水反應(yīng)生成四氨合銅絡(luò)離子；
（3）根據(jù)電荷守恒判斷溶液中氫離子與氫氧根離子濃度的相對(duì)大小，進(jìn)而判斷溶液的酸堿性；
溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根據(jù)溶液的pH值計(jì)算溶液中c（OH^-），根據(jù)氯離子濃度計(jì)算c（NH₄⁺），利用物料守恒計(jì)算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的電離常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（4）根據(jù)平衡時(shí)三氧化硫的物質(zhì)的量計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量變化量，根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（O₂）；
再加入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，等效為開(kāi)始加入0.40mol SO₂和0.20mol O₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此確定n（SO₃）的極小值，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，假定完全反應(yīng)確定n（SO₃）的極大值．

解答：解：（1）恒溫恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，體積增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向體積增大的方向移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，故平衡向左移動(dòng)．
反應(yīng)熱只與始態(tài)與狀態(tài)有關(guān)，催化劑改變平衡建立的途徑，不影響始態(tài)與終態(tài)，反應(yīng)熱不變，
故答案為：作，不改變；
（2）Mg（OH）₂、Cu（OH）₂的結(jié)構(gòu)類型相同，Cu（OH）₂溶度積更小，溶解度越小，加入相同的濃度的氨水，Cu（OH）₂最先析出，反應(yīng)離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，氨水過(guò)量，氫氧化銅與氨水反應(yīng)生成四氨合銅絡(luò)離子，離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（3）根據(jù)電荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×0.01mol?L^-1=0.005mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.005mol?L^-1=（0.5a-0.005）mol/L，NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

10-7×0.005

0.5a-0.005

=

10-9

a-0.01

，
故答案為：中，

10-9

a-0.01

；
（4）平衡時(shí)三氧化硫的物質(zhì)的量為0.18mol，由方程式可知，氧氣的物質(zhì)的量變化量為0.18mol×

1

2

=0.09mol，所以v（O₂）=

0.09mol 5L

0.5min

=0.036mol/（L?min），
再加入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，等效為開(kāi)始加入0.40mol SO₂和0.20mol O₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，n（SO₃）的極小值為0.18mol×

0.4mol

0.2mol

=0.36mol，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，假定完全反應(yīng)n（SO₃）的極大值為0.4mol，故0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol，
故答案為：0.036，0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol．

點(diǎn)評(píng)：題目綜合性較大，涉及化學(xué)平衡影響因素及計(jì)算、反應(yīng)熱、溶度積、溶液酸堿性判斷、電離平衡常數(shù)計(jì)算等，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，注意（4）中運(yùn)用等效思想與極值法進(jìn)行范圍的確定．