Question

14．氮、磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途．回答下列问题：
I （1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵．
①写出磷酸主要的电离方程式H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺．
②直链低聚磷酸铵的化学式可表示为（NH₄）_（n+2）P_nO_xx=3n+1（用n表示）．
（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式．
□H₂PO₂^-+□Ag⁺+□6OH^-=□PO₄^3-+□Ag+□4H₂O
（3）工业上生产硝酸铜晶体的流程图如图1：

①在步骤a中，需要通入氧气和水，其目的是有利于提高原料的利用率，减少污染物的排放．
②进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是（结合离子方程式说明）由于Cu²⁺发生水解反应Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制小酸铜的水解．
③图2是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[Cu（NO₃）₂•nH₂O]的溶解度曲线（温度在30℃前后对应不
同的晶体），下列说法正确的是bd（填字母）．
a．A点时的溶液为不饱和溶液
b．B点时两种晶体可以共存
c．按上述流程最终得到的晶体是Cu（NO₃）₂•3H₂O
d．若将C点时的溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶体
II （4）查阅资料可知：银氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式K稳[Ag（NH₃）₂⁺]=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，已知某温度下，K稳[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.45×10^-10．计算得到可逆反应AgCl（s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数K=1.6×10^-3（保留2位有效数字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol（保留1位有效数字）．

Answer 1

分析 I （1）①磷酸为三元中强酸，但一般处理为弱酸，以第一步电离为主；
②根据化合价代数和为0；
（2）H₂PO₂^-+Ag⁺+=PO₄^3-+Ag+，P元素由+1价升高到+5价，升高了4价，Ag元素由+1价降到0价，降低了1价，根据化合物价升降守恒、电荷守恒、原子守恒配平；
（3）①加入足量的氧气和水，是为了保证氮氧化物最大可能的转变为硝酸，提高氮氧化物的转化率，减少氮氧化物对环境的污染；
②由于Cu²⁺发生水解，蒸发浓缩时，防止水解生成氢氧化铜沉淀；
③a．图中曲线所有的点均为对应温度下的饱和溶液，上方的点为过饱和溶液；
b．B点表明在30℃时两种晶体的溶解度相等，B点为生成晶体的转折点，两种晶体可以共存；
c．上述流程是在低温下进行的，最终得到的晶体是Cu（NO₃）₂•6H₂O；
d．由图象可以看出，溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶体；
Ⅱ（4）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K稳；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依据化学平衡常数计算．

解答 解：I （1）①磷酸为三元中强酸，但一般处理为弱酸，以第一步电离为主，电离方程式为H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺，故答案为：H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺；
②根据化合价代数和为0，（NH₄）_（n+2）P_nO_x，中，（n+2）×1+5n-2x=0，x=3n+1，故答案为：3n+1；
（2）H₂PO₂^-+Ag⁺+=PO₄^3-+Ag+，P元素由+1价升高到+5价，升高了4价，Ag元素由+1价降到0价，降低了1价，根据化合物价升降守恒可配得H₂PO₂^-+4Ag⁺+=PO₄^3-+4Ag+，根据电荷守恒，反应物缺少6mol负电荷，故补充6OH^-，根据质量守恒，生成物缺少4H₂O，反应方程式为H₂PO₂^-+4Ag⁺+6OH^-=PO₄^3-+4Ag+4H₂O，故答案为：1；4；6OH^-；1；4；4H₂O；
（3）①加入足量的氧气和水，是为了保证氮氧化物最大可能的转变为硝酸，提高氮氧化物的转化率，减少氮氧化物对环境的污染，故答案为：有利于提高原料的利用率，减少污染物的排放；
②由于Cu²⁺发生水解，蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，防止水解生成氢氧化铜沉淀，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可抑制水解，
故答案为：由于Cu²⁺发生水解反应Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸铜的水解；
③a．在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度溶解度，可知图中曲线所有的点均为对应温度下的饱和溶液，上方的点为过饱和溶液，故a错误；
b．B点表明在30℃时两种晶体的溶解度相等，B点为生成晶体的转折点，两种晶体可以共存，故b正确；
c．上述流程是在低温下进行的，最终得到的晶体是Cu（NO₃）₂•6H₂O，故c错误；
d．由图象可以看出，溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶体，故d正确，
故答案为：bd；
Ⅱ（4）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K稳=1.45×10^-10×1.10×10⁷=1.6×10^-3，设溶解的AgCl物质的量为x，反应前后系数相同，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依据平衡常数=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.595×10^-3，
1-2x≈1，计算得到x=0.04mol，
故答案为：$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；1.6×10^-3； 0.04．

点评 本题以工艺流程为载体，侧重化学基本概念、基本理论，考查了氧化还原反应及离子方程式的配平，水溶液中的离子平衡、沉淀溶解平衡等电解质溶液的相关知识，考查学生的知识运用能力、灵活分析处理实际问题的能力，题目难度中等．