Question

4．某學習小組進行了如下課外活動，邀請你參與：
（1）研究水溶液中復分解型離子反應的發生條件，設計如下方案：

實驗設計及操作	離子方程式
Ⅰ．向盛有2mlCuSO4溶液的試管里加入2mlNaOH溶液，觀察現象	Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓
Ⅱ．向盛有2mL pH=1的HCl溶液的試管里慢慢滴入18mL（已足量）CH3COONH4溶液（查資料知CH3COONH4，溶液呈中性 ）震蕩搖勻，測得pH≈3.7
Ⅲ向盛有2mLNaHCO3溶液的試管里加入2mL H2SO4溶液，觀察現象	HCO${\;}_{3}^{-}$+H+═H2O+CO2↑
Ⅳ向盛有2mL 稀Na2SO4溶液的試管里加入2mL稀KCl溶液，觀察無明顯現象

①寫出II實驗中發生反應的離子方式：H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH．
②根據實驗發現只要有氣體、沉淀、弱電解質等物質生成，水溶液中復分解型離子反應就可以發生．
③經過小組同學積極思考、討論交流發現在生成三類物質后，導致一個共同的結果，于是得出結論：溶液中復分解型的離子反應總是向著某些離子濃度減小 的方向進行（與溶液混合的瞬間相比）．
④小組同學進一步深入思考，發現上述問題其實質是化學反應進行的方向問題．請你結合化學反應原理的相關知識對③中的結論作出合理解釋：當生成上述三類物質時，形成新的化學鍵而導致體系的焓減或生成氣體而導致熵增，由化學反應進行的方向的焓判據和熵判據知，反應可發生．
（2）如何研究H₂SO₄、KC1、NaHSO₄、NaN0₃、Na₂C0₃、NH₄C1、NaOH的性質？設計方案為：將它們按照酸、堿、鹽分類，然后分別溶于水得到溶液，進行實驗，具體如下：
①根據方案進行分類時，經實驗測得KC1、NaN0₃，溶液的pH=7；
H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄Cl溶液的pH＜7； 
Na₂C0₃、NaOH溶液的pH＞7．
由此有的同學按分類法思想把H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄Cl都劃分為酸類，請你運用中學化學相關理論判斷這樣劃分是否合理？并簡要說明理由．不合理、硫酸氫鈉和氯化銨都屬于鹽，前者電離產生的陽離子除了氫離子還有鈉離子，后者是因為水解而顯酸性．
②向NaHS0₄、NaN0₃的混合溶液中，滴加Na₂S溶液產生黃色沉淀和無色氣體，寫出反應的離子方程式：2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O．反應中若生成標準狀況下的無色氣體1.12L，則被氧化的物質為0.075mol，轉移電子的物質的量為0.15mol．
③某同學在用H₂S0₄鑒別NaN0₃、Na₂C0₃、NaOH溶液時，Na₂C0₃很容易鑒別，但鑒別NaN0₃和NaOH時卻陷入了困境．限用上述另外六種物質，請你設計一個現象明顯的實驗方案幫忙解決這一難題：

Answer 1

分析 （1）①如果二者不反應，混合后溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.002L}{（0.002+0.018）L}$=0.01mol/L，混合溶液pH=2，實際上溶液pH=3.7＞2，說明II實驗中二者反應生成弱電解質醋酸；
②實驗I中生成沉淀、實驗II中生成弱電解質、實驗3中生成氣體和弱電解質；
③通過實驗對比知，只要發生復分解反應，則離子濃度一定減��；
④當生成上述三類物質時，形成新的化學鍵而導致體系的焓減或生成氣體而導致熵增；
（2）①在水溶液里電離出的陽離子全部是氫離子的化合物是酸，根據酸的定義判斷是否屬于酸；
②酸性條件下，硝酸根離子具有強氧化性，能氧化硫離子生成S單質，同時生成NO；
該反應中被氧化的物質是Na₂S，根據轉移電子相等計算被氧化的物質物質的量；
③氯化銨和堿反應生成氨氣，硝酸鈉和氯化銨不反應，據此分析解答．

解答 解：（1）①如果二者不反應，混合后溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.002L}{（0.002+0.018）L}$=0.01mol/L，混合溶液pH=2，實際上溶液pH=3.7＞2，說明II實驗中二者反應生成弱電解質醋酸，離子方程式為H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH，故答案為：H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH；
②實驗I中生成沉淀、實驗II中生成弱電解質、實驗3中生成氣體和弱電解質，這三個實驗都發生復分解反應，IV中不產生上述物質，所以不發生復分解反應，則復分解反應條件是生成氣體、沉淀、弱電解質中的一個即可，故答案為：氣體、沉淀、弱電解質；
③通過實驗對比知，只要發生復分解反應，則離子濃度一定減小，所以離子反應總是向著離子濃度減小的方向進行，故答案為：離子濃度減�。�
④當生成上述三類物質時，形成新的化學鍵而導致體系的焓減或生成氣體而導致熵增，由化學反應進行的方向的焓判據和熵判據知，反應可發生，
故答案為：當生成上述三類物質時，形成新的化學鍵而導致體系的焓減或生成氣體而導致熵增，由化學反應進行的方向的焓判據和熵判據知，反應可發生；
（2）①在水溶液里電離出的陽離子全部是氫離子的化合物是酸，氯化銨在水溶液中只電離出銨根離子和酸根離子，且氯化銨溶液呈酸性是因為水解導致的，硫酸氫鈉在水溶液中電離出的陽離子還有鈉離子，所以氯化銨和硫酸氫鈉都是鹽，
故答案為；不合理；硫酸氫鈉和氯化銨都屬于鹽，前者電離產生的陽離子除了氫離子還有鈉離子，后者是因為水解而顯酸性；
②酸性條件下，硝酸根離子具有強氧化性，能氧化硫離子生成S單質，同時生成NO，離子方程式為2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O；
該反應中被氧化的物質是Na₂S，根據轉移電子相等得被氧化的物質物質的量=$\frac{\frac{1.12L}{22.4L}×3}{2}$=0.075mol，
轉移電子物質的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$×3=0.15mol，
故答案為：2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O；0.075；0.15；
③氯化銨和堿反應生成氨氣，硝酸鈉和氯化銨不反應，則其鑒別方法為：取兩張待測液少許于試管中，分別加入氯化銨溶液并加熱，有刺激性氣味氣體產生的為NaOH，另一種為硝酸鈉，
答：取兩張待測液少許于試管中，分別加入氯化銨溶液并加熱，有刺激性氣味氣體產生的為NaOH，另一種為硝酸鈉．

點評 本題考查物質檢驗和鑒別實驗方案設計、離子反應條件探究等知識點，為高頻考點，明確物質性質及其性質差異性、離子反應條件是解本題關鍵，側重考查學生分析、實驗探究及總結歸納、實驗操作及設計能力，題目難度中等．