Question

5．运用化学反应原理研究物质的性质具有重要意义．请回答下列问题：
（1）请配平以下化学方程式：
10Al+6NaNO₃+4NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O
若反应过程中转移5mol电子，则生成标准状况下N₂的体积为11.2L．
（2）25℃时，将a mol•L^-1的氨水与0.1mol•L^-1的盐酸等体积混合，当溶液中离子浓度关系满足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）时，则反应的情况可能为a．
a．盐酸不足，氨水剩余b．氨水与盐酸恰好完全反应c．盐酸过量
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量的Ba（OH）₂溶液的离子方程式2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O．
（4）25℃，两种酸的电离平衡常数如表．

	Ka1	Ka2
H2SO3	1.3×10-2	6.3×10-8
H2CO3	4.2×10-7	5.6×10-11

①HSO₃^-的电离平衡常数表达式K=$\frac{c（SO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（H{\;}^{+}）}{c（HSO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$．
②0.10mol•L^-1Na₂SO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）．
③H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液混合，主要反应的离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）在反应Al+NaNO₃+NaOH=NaAlO₂+N₂↑+H₂O中，铝元素从0价变为+3价，氮从+5价变为0价，转移的电子数目为30mol，根据电子得失、原子守恒配平计算；
（2）溶液中离子浓度关系满足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）时，由电荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈碱性，结合选项根据反应物量的关系，判断溶液酸碱性；
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量的Ba（OH）₂溶液，则氢氧根离子少量只与氢离子反应，据此书写离子方程式；
（4）①HSO₃^-的电离方程式为：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常数表达式为K=$\frac{c（SO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（H{\;}^{+}）}{c（HSO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$；
②Na₂SO₃溶液显碱性，SO₃^2-存在两步水解，以第一步水解为主，水解程度较小，据此判断离子浓度关系；
③由表可知H₂SO₃的二级电离小于H₂CO₃的一级电离，则酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，据此书写．

解答 解：（1）在反应Al+NaNO₃+NaOH=NaAlO₂+N₂↑+H₂O中，铝元素从0价变为+3价，氮从+5价变为0价，根据电子得失守恒可知，Al的系数为10，NaNO₃的系数为6，NaAlO₂的系数为10，N₂的系数为3，根据钠元素守恒可知，NaOH的系数为4，根据氢元素守恒可知，H₂O的系数为2，所以反应方程式为10Al+6 NaNO₃+4 NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O，该反应中每生成3mol氮气，转移的电子数目为30mol，所以反应过程中转移5mol e^-，则生成标准状况下N₂的物质的量为0.5mol，其体积为11.2L，
故答案为：10、6、4、10、3、2； 11.2；
（2）溶液中离子浓度关系满足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）时，由电荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈碱性，
a．盐酸不足，氨水剩余，为氯化铵与氨水的混合溶液，铵根离子水解程度小于氨水的电离时，溶液可能呈碱性，故a可能；
b．氨水与盐酸恰好完全反应，为氯化铵溶液，铵根离子水解，溶液呈酸性，故b不可能；
c．盐酸过量，溶液为氯化铵、盐酸的混合溶液，溶液呈酸性，故c不可能；
故选：a；
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量的Ba（OH）₂溶液，则氢氧根离子少量只与氢离子反应，所以离子方程式为：2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O，故答案为：2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O；
（4）①HSO₃^-的电离方程式为：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常数表达式为K=$\frac{c（SO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（H{\;}^{+}）}{c（HSO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$；
故答案为：$\frac{c（SO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（H{\;}^{+}）}{c（HSO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$；
②Na₂SO₃溶液显碱性，SO₃^2-存在两步水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，以第一步水解为主，水解程度较小，则0.1mol/L Na₂SO₃溶液中的离子浓度顺序为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故答案为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
③由表可知H₂SO₃的二级电离小于H₂CO₃的一级电离，所以酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反应的主要离子方程式为H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O，而不是为H₂SO₃+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+2H₂O，
故答案为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应的配平、物质性质的化学方程式书写、盐的水解平衡、弱电解质电离平衡的知识在离子浓度大小比较的应用，题目难度中等．