Question

11．Ⅰ合成氨在工業上有重要用途，原料氫氣來源于天然氣．
完成下列填空：
（1）天然氣中的H₂S雜質常用氨水吸收，產物為NH₄HS，若恰好完全反應，則該溶液中存在4個平衡．
（2）一定條件下向NH₄HS溶液中通入富氧空氣（含氧體積分數50%），得到單質硫并使吸收液再生，寫出該反應的化學方程式：2NH₄HS+O₂═2 NH₃•H₂O+2S↓，．當消耗標況下22.4升富氧空氣時，有2mol電子轉移．
（3）H₂來自于天然氣：CH₄（g）+H₂O（g）?3H₂（g）+CO（g）．如果該反應在恒容密閉容器中進行，能說明其達到化學平衡狀態的是ad．（選填編號）
a．υ正（H₂）：υ逆（CO）=3：1           b．氣體密度不再改變
c．c（H₂）：c（CO）=3：1               d．氣體的平均相對分子質量保持不變
Ⅱ氨水是實驗室常用的弱堿．
（1）在25℃時，將a mol/L氨水與0.01mol/L鹽酸等體積混合，平衡時，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），則溶液顯中（填“酸”、“堿”或“中”）性；amol/LNH₄Cl與a mol/L氨水等體積混合（pH＞7），混合溶液中微粒的物質的量濃度由大到小順序：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（2）25℃時CH₃COOH和NH₃•H₂O的電離常數相等，現向10mL濃度為0.1mol/L的CH₃COOH溶液中滴加相同濃度的氨水，在滴加過程中cd．　（選填編號）
a．水的電離程度始終增大
b．正好生成CH₃COONH₄時，與純水中H₂O的電離程度相同
c．常溫下等濃度的NH₄Cl和CH₃COONa兩溶液的pH之和為14
d．當加入氨水的體積為10mL時，c（NH₄⁺）=c（CH₃COO^-）
（3）往CaCl₂溶液中通入CO₂至飽和，無明顯現象，再通一定量氨氣后有白色沉淀，請用電離平衡理論解釋上述現象：飽和H₂CO₃溶液中電離產生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀，加入氨水后，促進H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產生．

Answer 1

分析 （1）H₂S電離產生氫離子和硫氫根離子、硫氫根離子電離產生氫離子和硫離子、氨水電離產生銨根離子和氫氧根離子、水電離產生氫離子的氫氧根離子；
（2）NH₄HS溶液中通入富氧空氣（含氧體積分數50%），得到單質硫，所以反應方程式為：2NH₄HS+O₂═2 NH₃•H₂O+2S↓；當消耗標況下22.4升富氧空氣時氧氣的體積為11.2L，所以氧氣的物質的量為0.5mol；
（3）根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；
Ⅱ（1）在25℃下，平衡時溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=0.005mol/L，根據物料守恒得n（NH₃．H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根據電荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性；amol/LNH₄Cl與a mol/L氨水等體積混合（pH＞7），說明氨水的電離為主，溶液呈堿性，所以離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）a．開始時，溶液的酸性逐漸減弱，水的電離程度逐漸增大，當氨水過量后，溶液中氫氧根離子濃度逐漸增大，水的電離程度逐漸減小；
b．正好生成CH₃COONH₄時，醋酸根和銨根離子水解對水的電離起促進作用，所以與純水中H₂O的電離程度不相同；
c．常溫下等濃度的NH₄Cl和CH₃COONa兩溶液的，水解程度相同，而氯化銨水解呈酸性，醋酸鈉水解呈堿性，所以pH之和為14；
d．CH₃COOH和NH₃•H₂O的電離常數相等，氨水與醋酸的濃度、體積相等時，溶液顯示中性，根據電荷守恒可知c（NH₄⁺）=c（CH₃COO^-）；
（3）通入一定量的NH₃后使溶液呈堿性，能夠生成NH₄Cl，飽和H₂CO₃溶液中電離產生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀．加入氨水后，促進H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產生．

解答 解：（1）H₂S電離產生氫離子和硫氫根離子、硫氫根離子電離產生氫離子和硫離子、氨水電離產生銨根離子和氫氧根離子、水電離產生氫離子的氫氧根離子，所以存在4個平衡，故答案為：4； 
（2）NH₄HS溶液中通入富氧空氣（含氧體積分數50%），得到單質硫，所以反應方程式為：2NH₄HS+O₂═2 NH₃•H₂O+2S↓，當消耗標況下22.4升富氧空氣時氧氣的體積為11.2L，所以氧氣的物質的量為0.5mol，所以轉移電子數為：0.5mol×4=2mol，故答案為：2NH₄HS+O₂═2 NH₃•H₂O+2S↓；2；
（3）a．υ正（H₂）：υ逆（CO）=3：1，正反應和逆反應速率相等，達平衡狀態，故正確；           
b．氣體密度一直不變，故錯誤；
c．c（H₂）：c（CO）=3：1，而不是不變，故錯誤；               
d．氣體的平均相對分子質量保持不變，說明氣體的物質的量不變，達平衡狀態，故正確；
故選：ad；
Ⅱ（1）在25℃下，平衡時溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=0.005mol/L，根據物料守恒得c（NH₃．H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根據電荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，amol/LNH₄Cl與a mol/L氨水等體積混合（pH＞7），說明氨水的電離為主，溶液呈堿性，所以離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：中； c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）a．酸溶液、堿溶液抑制了水的電離，溶液顯示中性前，隨著氨水的加入，溶液中氫離子濃度逐漸減小，水的電離程度逐漸增大；當氨水過量后，隨著溶液中氫氧根離子濃度逐漸增大，水的電離程度逐漸減小，所以滴加過程中，水的電離程度先增大后減小，故錯誤；
b．正好生成CH₃COONH₄時，醋酸根和銨根離子水解對水的電離起促進作用，所以與純水中H₂O的電離程度不相同，故錯誤；
c．常溫下等濃度的NH₄Cl和CH₃COONa兩溶液的，水解程度相同，而氯化銨水解呈酸性，醋酸鈉水解呈堿性，所以pH之和為14，故正確；
d．當加入氨水的體積為10mL時，醋酸和一水合氨的物質的量相等，由于二者的電離常數相等，所以溶液顯示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根據電荷守恒可知：c（NH₄⁺）=c（CH₃COO^-），故正確，故選：cd；
（3）通入一定量的NH₃后使溶液呈堿性，能夠生成NH₄Cl，飽和H₂CO₃溶液中電離產生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀．加入氨水后，促進H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產生，故答案為：飽和H₂CO₃溶液中電離產生的CO₃^2-很少，因此沒有沉淀，加入氨水后，促進H₂CO₃的電離，CO₃^2-離子濃度增大，有沉淀產生．

點評 本題考查了酸堿混合時溶液定性判斷及溶液酸堿性與溶液pH的關系，題目難度中等，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的關系，明確根據電荷守恒、物料守恒、鹽的水解比較溶液中離子濃度大小的方法．