Question

2．（1）為了證明一水合氨是弱堿，甲、乙、丙三同學分別設計以下實驗進行探究．
①甲同學用pH試紙測得室溫下0.10mol•L^-1氨水pH為，若a＜13（填“＞”、“=”或“＜”），則一水合氨是弱電解質．
②乙同學取10mL 0.10mol•L^-1氨水，用pH試紙測出其pH為a，然后用蒸餾水稀釋至1000mL，再用pH試紙測出其pH為b，若要確認一水合氨是弱電解質，則a、b應滿足的關系是（a-2）＜b＜a（用等式或不等式表示）．
③丙同學取出10mL 0.10mol•L^-1氨水，滴入2滴酚酞試液，顯粉紅色，再加入NH₄Cl晶體少量，觀察到的現象是溶液顏色變淺，則證明一水合氨是弱電解質．
（2）向25mL 0.10mol•L^-l的鹽酸中滴加氨水至過量，該過程中離子濃度大小關系可能正確的是abc．
a．c（C1^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）      b．c（C1^-）＞c（NH₄^+）=c（H⁺）＞c（OH^-）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（C1^-）＞c（H⁺）    d．c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（C1^-）
（3）常溫下，0.10mol•L^-l的NH₄Cl溶液pH為5，則一水合氨的電離常數K_b=10^-5．
（4）用NH₃催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
①寫出氨氣消除NO污染的化學方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O
若還原產物比氧化產物多0.5mol，則反應轉移電子數為6N_A．
②NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理如圖所示．該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，
其電極反應式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．該電池放電時NO₃^-向左側遷移（填“左”或“右”），相同條件下，放電過程中消耗的NO₂和O₂的體積比為4：1．

Answer 1

分析 （1）①根據一定物質的量濃度的溶液的pH大小，確定電解質的電離程度，進而確定強弱電解質；
②利用假設法分析，假設是強堿，稀釋100倍后，溶液的pH減小2個單位，如果是弱堿，稀釋100倍后，溶液的pH減小的小于2個單位；
③如果氨水是弱堿，則存在電離平衡，加入含有相同離子的鹽能改變平衡的移動，則溶液的顏色發生變化，如果不變化，則證明是強堿；
（2）a、根據電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時氨水應過量少許；
b、鹽酸稍稍過量時：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-）；
（3）因為NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，PH=5，$\sqrt{0.1×\frac{{K}_{w}}{{K}_{b}}}$=10^-5．
（4）①根據反應物和生成物寫出化學方程式；判斷出氧化產物和還原產物，計算得到答案；
②據題意，根據通入氣體判斷兩極，書寫電極反應式；陰離子向負極移動；根據電池的總反應判斷．

解答 解：（1）①如果氨水是強堿，0.10mol•L^-1氨水C（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$，pH為13，當溶液的pH＜13時，NH₃．H₂O部分電離，為弱電解質，故答案為：＜；
②若是強堿，稀釋100倍，pH減小2個單位，由于是弱堿，稀釋的過程中，會部分電離，即C（OH^-）變化的幅度變小，pH減小幅度小于2個單位，則有a-2＜b，且b＜a；
故答案為：（a-2）＜b＜a；
③向氨水中加入氯化銨后，如果氨水是弱電解質，則抑制氨水的電離，溶液中氫氧根離子濃度降低，溶液的堿性減弱，則溶液的顏色變淺，則說明氨水存在電離平衡；
故答案為：溶液顏色變淺；
（2）a根據電荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），則有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此時氨水應過量少許，故a正確；
b、鹽酸稍稍過量時：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-），故b正確；
c、體系為NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水過量較多時，溶液呈堿性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正確；
d、鹽酸是1：1的電離氫離子，氫離子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-），故d錯誤；
故選abc；
（3）因為NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{{K}_{w}}{{K}_{b}}}$=10^-5，則K_b=10^-5，故答案為：10^-5；
（4）①反應物為NH₃和NO，發生氧化還原反應，可得到產物為：N₂和H₂O，化學方程式為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；氧化產物和還原產物均為N₂，還原產物比氧化產物多0.5mol，即NH₃和NO物質的量之差為：1mol，且NH₃和NO物質的量之比為4：6，可知NH₃和NO物質的量分別為：2mol和3mol，則反應轉移電子數為：2mol×3=6mol，故答案為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；6N_A；
②據題意，通O₂一極為正極，電極反應式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負極，電極反應為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，陰離子向負極移動，則NO₃^-向I極移動，即向左側移動；電池的正負極的電極方程式相加得到總方程為：O₂+4NO₂=2N₂O₅，則放電過程中消耗的NO₂和O₂的體積比為4：1；
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；左；4：1．

點評 本題考查較綜合，涉及弱電解質的電離、電離平衡移動、離子濃度大小比較、電離常數的計算、氧化還原反應、原原電池原理的應用等，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力、計算能力、以及對基礎知識的綜合應用能力．