Question

运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡

左

移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂使反应的△H

不改变

（填“增大”、“减小”或“不改变”）．
（2）在25℃下，向浓度均为0.1mol?L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，沉淀会分步析出．
首先生成沉淀的离子方程式为

Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

氨水过量后，生成的沉淀会部分溶解，写出溶解沉淀的离子方程式

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

．
（已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）在25℃下，将a mol?L^-1的氨水与0.01mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中
c（NH₄⁺）=c（Cl^-）．则溶液显

中

性（填“酸”、“碱”或“中”），请用含a的代数式表示NH₃?H₂O的电离常数K_b=

10-9

a-0.01

．
（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol，则v（o₂）=

0.036

mol．L^-1．min^-1：若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，再次达到平衡后，n（SO₃）的取值范围为

0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol

．

Answer 1

分析：（1）恒温恒压条件下向平衡体系中通入氩气，体积增大，等效为降低压强，平衡向体积增大的方向移动；
反应热只与始态与状态有关，催化剂改变平衡建立的途径，不影响始态与终态，反应热不变；
（2）Mg（OH）₂、Cu（OH）₂的结构类型相同，溶度积越小，溶解度越小，加入相同的浓度的氨水，最先析出；氨水过量，氢氧化铜与氨水反应生成四氨合铜络离子；
（3）根据电荷守恒判断溶液中氢离子与氢氧根离子浓度的相对大小，进而判断溶液的酸碱性；
溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根据溶液的pH值计算溶液中c（OH^-），根据氯离子浓度计算c（NH₄⁺），利用物料守恒计算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的电离常数表达式计算；
（4）根据平衡时三氧化硫的物质的量计算氧气的物质的量变化量，根据v=

△n V

△t

计算v（O₂）；
再加入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，等效为开始加入0.40mol SO₂和0.20mol O₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，二氧化硫的转化率增大，据此确定n（SO₃）的极小值，反应为可逆反应，假定完全反应确定n（SO₃）的极大值．

解答：解：（1）恒温恒压条件下向平衡体系中通入氩气，体积增大，等效为降低压强，平衡向体积增大的方向移动，该反应正反应是体积减小的反应，故平衡向左移动．
反应热只与始态与状态有关，催化剂改变平衡建立的途径，不影响始态与终态，反应热不变，
故答案为：作，不改变；
（2）Mg（OH）₂、Cu（OH）₂的结构类型相同，Cu（OH）₂溶度积更小，溶解度越小，加入相同的浓度的氨水，Cu（OH）₂最先析出，反应离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，氨水过量，氢氧化铜与氨水反应生成四氨合铜络离子，离子方程式为：Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（3）根据电荷守恒有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的电离常数K_b=

10-7×0.005

0.5a-0.005

=

10-9

a-0.01

，
故答案为：中，

10-9

a-0.01

；
（4）平衡时三氧化硫的物质的量为0.18mol，由方程式可知，氧气的物质的量变化量为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，等效为开始加入0.40mol SO₂和0.20mol O₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，二氧化硫的转化率增大，n（SO₃）的极小值为0.18mol×

0.4mol

0.2mol

=0.36mol，反应为可逆反应，假定完全反应n（SO₃）的极大值为0.4mol，故0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol，
故答案为：0.036，0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol．

点评：题目综合性较大，涉及化学平衡影响因素及计算、反应热、溶度积、溶液酸碱性判断、电离平衡常数计算等，是对知识的综合运用，注意（4）中运用等效思想与极值法进行范围的确定．