Question

11．氮、磷及其化合物在科研及生產中均有著重要的應用．

（1）室溫下，濃度均為0.1mol/L的亞硝酸（HNO₂）、次氯酸兩種溶液，它們的電離常數K_a分別為：7.1×10^-4、2.98×10^-8．將0.1mol/L的亞硝酸稀釋，c（H⁺）將減�。ㄌ睢安蛔儭薄ⅰ霸龃蟆�、“減小”）；K_a值將（填“不變”、“增大”、“減小”）不變．寫出涉及HNO₂、HClO、NaNO₂、NaClO四種物質之間發(fā)生的復分解反應的化學方程式HNO₂+ClO^-=NO₂^-+HClO．
（2）羥胺（NH₂OH）可看成是氨分子內的l個氫原子被羥基取代的產物，常用作還原劑，其水溶液顯弱堿性．已知NH₂OH在水溶液中呈弱堿性的原理與NH₃在水溶液中相似，請用電離方程式表示其原因NH₂OH+H₂O?[NH₃OH]⁺+OH^-．
（3）磷及部分重要化合物的相互轉化如圖1所示．
①步驟Ⅰ為白磷的工業(yè)生產方法之一，反應在1300℃的高溫爐中進行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是做還原劑．
②不慎將白磷沾到皮膚上，可用CuSO₄溶液沖洗，根據步驟Ⅱ可判斷，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物質的量為0.05mol．
（4）若處理后的廢水中c（PO₄^3-）=4×10^-7 mol•L^-1，溶液中c（Ca²⁺）=5×10^-6mol•L^-1．（已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-29）
（5）某液氨-液氧燃料電池示意圖如圖2，該燃料電池的工作效率為50%，現用作電源電解500mL的飽和NaCl溶液，電解結束后，所得溶液中NaOH的濃度為0.3mol•L^-1，則該過程中需要氨氣的質量為1.7g．（假設溶液電解前后體積不變）

Answer 1

分析 （1）亞硝酸為弱電解質，亞硝酸稀釋，電離程度雖然增大，但溶液中氫離子濃度降低；其電離常數只與溫度有關；
由相同濃度亞硝酸、次氯酸電離常數可知，亞硫酸酸性比次氯酸強，根據強酸制備弱酸書寫離子方程式；
（2）根據氨水呈弱堿性的原理分析羥胺呈弱堿性的原因；
（3）①依據發(fā)生反應2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，判斷CO的作用；
②依據氧化還原反應中銅元素、磷元素化合價變化計算；
（4）根據K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=[c（Ca²⁺）]³×c（PO₄^3-）計算；
（5）電解過程中生成n（NaOH）=0.3mol/L×0.5L=0.15mol，設生成0.15molNaOH轉移電子的物質的量為x，據此解答即可．

解答 解：（1）亞硝酸為弱電解質，亞硝酸稀釋，電離程度雖然增大，但溶液中氫離子濃度降低；其電離常數只與溫度有關，與濃度無關，K_i值不發(fā)生變化，由相同濃度亞硝酸、次氯酸電離常數可知，亞硫酸酸性比次氯酸強，可能相互之間發(fā)生的離子互換反應的離子方程式為：HNO₂+ClO^-=NO₂^-+HClO，
故答案為：減小；不變；HNO₂+ClO^-=NO₂^-+HClO；
（2）羥胺和水反應生成[NH₃OH]⁺和OH^-，導致溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度而使溶液呈堿性，故答案為：NH₂OH+H₂O?[NH₃OH]⁺+OH^-；
（3）紅棕色刺激性氣味氣體為NO₂，無色刺激性氣味氣體為NO，離子反應方程式為：2NO₂^-+2CH₃COOH═NO₂+NO+2CH₃COO^-+H₂O，
故答案為：2NO₂^-+2CH₃COOH═NO₂+NO+2CH₃COO^-+H₂O；
（4）①步驟Ⅰ為白磷的工業(yè)生產方法之一，發(fā)生反應2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，反應中C中的碳化合價升高，做還原劑，
故答案為：做還原劑；
②Cu元素的化合價由+2價降低到+1價，CuSO₄是氧化劑，P₄部分磷元素由0價降低到-3價，部分磷元素由0價升高到+5價，磷元素的化合價既升高又降低，所以P₄既是氧化劑又是還原劑，若有11molP₄參加反應，其中5mol的P₄做氧化劑，60mol硫酸銅做氧化劑，只有6mol的P₄做還原劑，則由電子守恒可知，有1 mol的CuSO₄參加反應，則被硫酸銅氧化的白磷分子的物質的量為n則：n×4（5-0）=1mol×（2-1），解得n=$\frac{1}{20}$mol=0.05mol，故答案為：0.05；
（4）若處理后的廢水中c（PO₄^3-）=4×10^-7 mol•L^-1，K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=[c（Ca²⁺）]³×c（PO₄^3-）=2×10^-29，c（Ca²⁺）=$\root{3}{\frac{2×1{0}^{-29}}{（4×1{0}^{-7}）^{2}}}$=5×10^-6mol•L^-1，
故答案為：5×10^-6；
（5）電解過程中生成n（NaOH）=0.3mol/L×0.5L=0.15mol，設生成0.15molNaOH轉移電子的物質的量為x，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑  轉移電子
2mol                              2mol
0.15mol                            x
2mol：2mol=0.15mol：x，
x=0.15mol，串聯電路中轉移電子物質的量相等，且液氨-液氧燃料電池的效率為50%，則液氨失電子的物質的量為0.3mol，
設消耗氨氣的質量為y，
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O 轉移電子
68g                12mol
y                  0.3mol
68g：12mol=y：0.3mol，y=1.7g，
故答案為：1.7g．

點評 本題綜合考查的是難溶電解質的平衡、化學電源新型電池，以此為載體考查電池反應式的書寫、方程式的有關計算，側重考查分析、計算能力，明確串聯電路中轉移電子關系是解本題關鍵，題目難度較大．