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），若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则平衡______移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H______（填“增大”“减小”或“不改变”）．
（2）甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为：CH₄+H₂O=CO+3H₂．已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
又知1molH₂O（g）转变为1mol H₂O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式______．
（3）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，先生成______沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为______．已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池．请写出该电池的正极反应式______．
（5）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此温度下，将pH=a的H₂SO₄溶液V_aL与pH=b的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，且a+b=12，则V_a：V_b=______．
（6）在25℃下，将a mol•L^-1的氨水与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）．则溶液显______性（填“酸”“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离常数K_b=______．

Answer

（1）恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，容器体积增大，反应各组分的浓度减小，等效为降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动；
反应热只与始态与状态有关，使用催化剂降低活化能，不影响反应的始态与终态，反应热不变；
（2）写出水液化的热化学方程式，利用盖斯定律书写；
（3）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；
（4）N2在正极发生还原反应生成NH4+，以此书写电极反应式；
（5）测得0.01mol•L-1的NaOH溶液的pH=11，则Kw=0.01×10-11=10-13，所得混合溶液为中性，VaL×10-amol/L=Vb L×，故Va：Vb=10a+b-13；
（6）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．
【解析】
（1）：（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：向左；不改变；
（2）已知：①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1，
利用盖斯定律，③+④-①×-②×可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ•mol-1，
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ•mol-1；
（3）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+，
故答案为：Cu（OH）2；2NH3•H2O+Cu2+=Cu（OH）2↓+2NH4+；
（4）N2在正极发生还原反应生成NH4+，电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+，
故答案为：N2+6e-+8H+=2NH4+；
（5）测得0.01mol•L-1的NaOH溶液的pH=11，则Kw=0.01×10-11=10-13，所得混合溶液为中性，VaL×10-amol/L=Vb L×，故Va：Vb=10a+b-13=1012-13=1：10，
故答案为：1：10；
（6）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-）=×0.01mol•L-1=0.005mol•L-1，故混合后溶液中c（NH3．H2O）=×amol•L-1-0.005mol•L-1=（0.5a-0.005）mol/L，NH3•H2O的电离常数Kb==，
故答案为：中；．