Question

11．某化学兴趣小组对碳、氮、磷等常见元素的化合物性质进行如下研究．请按要求回答问题．
（1）甲同学用图l所示装置（部分夹持装置略）探究NO与Na₂O₂的反应．

查阅资料：
2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
6NaNO₂+3H₂SO₄═3Na₂SO₄+2HNO₃+4NO↑+2H₂O
酸性条件下，NO或NO₂^-都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn^2-
①A中反应的化学方程式是Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O．B中观察到的主要现象是铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有无色气泡产生，F装置的作用是吸收未反应的NO．
②在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N₂，目的是将装置中的空气排净．
③充分反应后，检验D装置中发生反应的实验是取D装置中是产物少许于试管中，加稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物为亚硝酸钠．
（2）乙同学查阅有关弱酸的电离平衡常数：

化学式	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数（25℃）	1.8×108	4.9×10-10	K1=4.3×10-7 K1=5.6×10-11

则该温度下相同pH的a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液的物质的量浓度由大到小的顺序为a＞d＞b＞c（填编号）．
（3）磷酸（H₃PO₄）为一种三元酸，其在水溶液中各种存在形式物质的量分数（δ） 随pH的变化曲线如图2：
①Na₃PO₄溶液中，C（Na⁺）/c（PO₄^3-）＞3（填“＞”“=”或“＜”）．向Na₃PO₄，溶液中滴入稀盐酸后，pH从10降低到5的过程中发生的主要反应的离子方程式为HPO₄^2-+H⁺=H₂PO₄^-．
②由图推断NaH₂PO₄溶液中各种微粒浓度关系是AD．（填选项字母）
A．c（Na^-）＞c（H₂PO₄^-）＞c（H⁺）＞c（HPO₄^2-）＞c（H₃PO₄）
B．c（Na⁺）＞c（H₂PO₄^-）＞c（OH^-）＞c（H₃PO₄）＞c（HPO₄^2-）
C．c（H^-）+c（Na^-）=c（OH）+c（H₂PO₄^-）+2c（HPO₄^2-）+3c（PO₄^3-）+c（H₃PO₄）
D．c（Na⁺）=c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-）+c（H₃PO₄）
③假设在25℃时测得0.1mol•L^-1Na₃PO₄溶液的pH=12，近似计算出Na₃PO₄第一步水解的水解常数（用K_h表示） K_h=1.1×10 ^-3mol•L^-1（忽略Na₃PO₄第二、第三步水解，结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）①Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；B中二氧化氮与水反应生成硝酸，Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水；NO属于有毒气体，要进行尾气处理；
②装置中空气能与NO反应，实验前要排尽；
③根据题中信息可知，D装置中产物为NaNO₂，NaNO₂与硫酸反应会生成NO；
（2）弱酸的电离平衡常数越大，酸性越强，反之酸性越弱，酸性越弱，对应钠盐中酸根离子水解程度越大；
（3）①磷酸钠中钠离子不水解、磷酸根离子水解；向Na₃PO₄溶液中滴入稀盐酸后，pH从10降低到5的过程中HPO₄^2-浓度减小、H₂PO₄^- 浓度增大；
②NaH₂PO₄溶液钠离子不水解、H₂PO₄^- 水解和电离，溶液呈酸性，溶液中存在电荷守恒和物料守恒；
③Kh═$\frac{c（HP{{O}_{4}}^{2-}）．c（O{H}^{-}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$．

解答 解：（1）①Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，其反应的方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O；B中二氧化氮与水反应生成硝酸，Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，所以溶液变蓝色，同时生成无色气体；NO能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺，则F装置的作用是吸收未反应的NO；
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O；铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有无色气泡产生；吸收未反应的NO；
②装置中空气能与NO反应，实验前要排尽，通入氮气能起到该作用，即将装置中的空气排净；
故答案为：将装置中的空气排净；
③根据题中信息可知，D装置中产物为NaNO₂，NaNO₂与硫酸反应会生成NO，要检验NaNO₂，先取D装置中是产物少许于试管中，然后加稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物为亚硝酸钠；
故答案为：取D装置中是产物少许于试管中，加稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物为亚硝酸钠；
（2）弱酸的电离平衡常数越大，酸性越强，反之酸性越弱，酸性越弱，对应钠盐中酸根离子水解程度越大，pH相同时，盐的水解程度越大，其浓度越小，则浓度：CH₃COONa＞NaHCO₃＞NaCN＞Na₂CO₃，则a＞d＞b＞c；
故答案为：a＞d＞b＞c；
（3）①磷酸钠中钠离子不水解、磷酸根离子水解，所以$\frac{c（N{a}^{+}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$＞3；向Na₃PO₄溶液中滴入稀盐酸后，pH从10降低到5的过程中HPO₄^2-浓度减小、H₂PO₄^- 浓度增大，所以发生的反应为 HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-，
故答案为：＞；HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-；
②A、钠离子不水解，浓度最大，H₂PO₄^-电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，电离程度和水解程度都较小，所以溶液中存在C（Na⁺）＞C（H₂PO₄^-）＞C（H⁺）＞C（HPO₄^2-）＞C（H₃PO₄），故A正确；
B、H₂PO₄^-电离程度大于水解程度，所以C（HPO₄^2-）＞C（H₃PO₄），故B错误；
C、溶液中存在电荷守恒C（H⁺）+C（Na⁺）=C（OH^-）+C（H₂PO₄^-）+2C（HPO₄^2-）+3C（PO₄^3-），故C错误；
D、溶液中存在物料守恒C（Na⁺）=C（H₂PO₄^-）+C（HPO₄^2-）+C（PO₄^3-）+C（H₃PO₄），故D正确；
故选AD；
③PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-
起始浓度（mol•L^-1）：0.1          0       0
变化浓度（mol•L^-1）：0.01        0.01     0.01
平衡浓度（mol•L^-1）：0.09        0.01     0.01
Kh═$\frac{c（HP{{O}_{4}}^{2-}）．c（O{H}^{-}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$=$\frac{0.01×0.01}{0.09}$=1.1×10 ^-3mol•L^-1 ，
故答案为：1.1×10^-3．

点评 本题考查了性质方案设计、弱电解质的电离、盐类水解，根据溶液中的溶质及其溶液酸碱性来分析解答，根据电荷守恒、物料守恒确定离子浓度大小，难点是水解平衡常数的计算，利用三段式法解答，题目难度中等．