Question

2．（1）为了证明一水合氨是弱碱，甲、乙、丙三同学分别设计以下实验进行探究．
①甲同学用pH试纸测得室温下0.10mol•L^-1氨水pH为，若a＜13（填“＞”、“=”或“＜”），则一水合氨是弱电解质．
②乙同学取10mL 0.10mol•L^-1氨水，用pH试纸测出其pH为a，然后用蒸馏水稀释至1000mL，再用pH试纸测出其pH为b，若要确认一水合氨是弱电解质，则a、b应满足的关系是（a-2）＜b＜a（用等式或不等式表示）．
③丙同学取出10mL 0.10mol•L^-1氨水，滴入2滴酚酞试液，显粉红色，再加入NH₄Cl晶体少量，观察到的现象是溶液颜色变浅，则证明一水合氨是弱电解质．
（2）向25mL 0.10mol•L^-l的盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系可能正确的是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）常温下，0.10mol•L^-l的NH₄Cl溶液pH为5，则一水合氨的电离常数K_b=10^-5．
（4）用NH₃催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
①写出氨气消除NO污染的化学方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O
若还原产物比氧化产物多0.5mol，则反应转移电子数为6N_A．
②NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，
其电极反应式为NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．该电池放电时NO₃^-向左侧迁移（填“左”或“右”），相同条件下，放电过程中消耗的NO₂和O₂的体积比为4：1．

Answer 1

分析 （1）①根据一定物质的量浓度的溶液的pH大小，确定电解质的电离程度，进而确定强弱电解质；
②利用假设法分析，假设是强碱，稀释100倍后，溶液的pH减小2个单位，如果是弱碱，稀释100倍后，溶液的pH减小的小于2个单位；
③如果氨水是弱碱，则存在电离平衡，加入含有相同离子的盐能改变平衡的移动，则溶液的颜色发生变化，如果不变化，则证明是强碱；
（2）a、根据电荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），则有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此时氨水应过量少许；
b、盐酸稍稍过量时：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）；
c、体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多时，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；
d、盐酸是1：1的电离氢离子，氢离子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-）；
（3）因为NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，PH=5，$\sqrt{0.1×\frac{{K}_{w}}{{K}_{b}}}$=10^-5．
（4）①根据反应物和生成物写出化学方程式；判断出氧化产物和还原产物，计算得到答案；
②据题意，根据通入气体判断两极，书写电极反应式；阴离子向负极移动；根据电池的总反应判断．

解答 解：（1）①如果氨水是强碱，0.10mol•L^-1氨水C（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$，pH为13，当溶液的pH＜13时，NH₃．H₂O部分电离，为弱电解质，故答案为：＜；
②若是强碱，稀释100倍，pH减小2个单位，由于是弱碱，稀释的过程中，会部分电离，即C（OH^-）变化的幅度变小，pH减小幅度小于2个单位，则有a-2＜b，且b＜a；
故答案为：（a-2）＜b＜a；
③向氨水中加入氯化铵后，如果氨水是弱电解质，则抑制氨水的电离，溶液中氢氧根离子浓度降低，溶液的碱性减弱，则溶液的颜色变浅，则说明氨水存在电离平衡；
故答案为：溶液颜色变浅；
（2）a根据电荷守恒，如溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），则有c （C1^-）=c（NH₄⁺），此时氨水应过量少许，故a正确；
b、盐酸稍稍过量时：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-），故b正确；
c、体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多时，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正确；
d、盐酸是1：1的电离氢离子，氢离子被氨水中和一部分，所以c（H⁺）不可能大于 c（Cl^-），故d错误；
故选abc；
（3）因为NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{{K}_{w}}{{K}_{b}}}$=10^-5，则K_b=10^-5，故答案为：10^-5；
（4）①反应物为NH₃和NO，发生氧化还原反应，可得到产物为：N₂和H₂O，化学方程式为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；氧化产物和还原产物均为N₂，还原产物比氧化产物多0.5mol，即NH₃和NO物质的量之差为：1mol，且NH₃和NO物质的量之比为4：6，可知NH₃和NO物质的量分别为：2mol和3mol，则反应转移电子数为：2mol×3=6mol，故答案为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；6N_A；
②据题意，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，电极反应为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，阴离子向负极移动，则NO₃^-向I极移动，即向左侧移动；电池的正负极的电极方程式相加得到总方程为：O₂+4NO₂=2N₂O₅，则放电过程中消耗的NO₂和O₂的体积比为4：1；
故答案为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；左；4：1．

点评 本题考查较综合，涉及弱电解质的电离、电离平衡移动、离子浓度大小比较、电离常数的计算、氧化还原反应、原原电池原理的应用等，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力、计算能力、以及对基础知识的综合应用能力．