Question

Ⅰ．尿素是一種氮肥，溶于水緩慢水解產生碳酸銨，碳酸銨溶液顯堿性，原因是

 

；碳酸銨溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

．如果將一定濃度的碳酸銨溶液加入到相同濃度的稀BaCl₂和ZnCl₂混合液中，首先析出的沉淀是

 

．（已知K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²?L^-2，K_sp（ZnCO₃）=1.4×10^-11 mol²?L^-2）
Ⅱ．氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫氣能源利用領域的研究熱點．電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖所示（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．電解時，A極為

 

極，B電極的反應式為

 

，反應一段時間后陰極附近溶液的pH

 

（填“增大”、“減少”或“不變”），如果反應中轉移3mole^-，則兩極生成氣體在標準狀況下的總體積為

 

．

Answer 1

考點：電解原理,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電化學專題

分析：Ⅰ、碳酸銨溶液顯堿性的原因是碳酸根離子水解顯堿性，大于銨根離子水解顯酸性的程度；依據化學式，結合溶液中離子性質來對離子濃度大小比較，依據溶度積常數比較組成相同的難溶物溶解度；
Ⅱ、由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成；B電極生成氫氣判斷為氫離子得到電子生成氫氣；陰極氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，溶液PH增大；依據電極反應和電子守恒計算．

解答： 解：Ⅰ、碳酸銨溶液顯堿性的原因是碳酸根離子水解顯堿性程度大于銨根離子水解顯示的酸性；（NH₄）₂CO₃溶液中離子濃度大小為，c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），將一定濃度的碳酸銨溶液加入到相同濃度的稀BaCl₂和ZnCl₂混合液中，已知K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²?L^-2，K_sp（ZnCO₃）=1.4×10^-11 mol²?L^-2；
組成相同的難溶物，溶度積越小越難溶，在溶液中越易生成沉淀，所以先沉淀的是ZnCO₃；
故答案為：碳酸根離子CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺的水解程度；c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；ZnCO₃；
Ⅱ、由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成，電極反應式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，B電極生成氫氣為電解池的陰極，電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑；陰極氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，溶液PH增大，如果反應中轉移3mole^-，依據電極反應計算，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，轉移3mole^-，反應過程中生成氮氣0.5mol，2H⁺+2e^-=H₂↑轉移3mole^-，反應過程中生成氫氣1.5mol；則兩極生成氣體物質的量為0.5mol+1.5mol=12mol，在標準狀況下的總體積為2mol×22.4L/mol=44.8L，
故答案為：陽極；2H⁺+2e^-=H₂↑；增大；44.8L．

點評：本題考查鹽類水解的分析應用，溶液中離子濃度大小比較，原電池原理的應用，電解過程中電子守恒的應用，題目難度中等．