Question

14．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究物質(zhì)的性質(zhì)具有重要意義．請(qǐng)回答下列問題；
（1）氨氣可以構(gòu)成燃料電池，其電池反應(yīng)原理為4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）．電解質(zhì)溶液為KOH，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-═6H₂O+N₂
（2）25℃時(shí)，將amol•L^-1的氨水與0.1mol•L^-1的鹽酸等體積混合．
①當(dāng)溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）時(shí)，則反應(yīng)的情況可能為a
a．鹽酸不足，氨水剩余  b．氨水與鹽酸恰好完全反應(yīng)  c．鹽酸過量
②當(dāng)溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）時(shí)，用含a的代數(shù)式表示NH₃•H₂O的電離常數(shù)K_b=$\frac{1{0}^{-8}}{a-0.1}$；
（3）向BaCl₂溶液中通CO₂不會(huì)出現(xiàn)沉淀，請(qǐng)根據(jù)溶液中存在的平衡原理解釋其原因不能生成沉淀，二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸電離出的碳酸根離子濃度很小，濃度商Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）＜Ksp（BaCO₃），某同學(xué)根據(jù)相同的理由認(rèn)為向BaCl₂溶液中通入SO₂也不會(huì)出現(xiàn)沉淀，但在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)了異常情況，將SO₂通入BaCl₂溶液中開始并無沉淀，放置一段時(shí)間后出現(xiàn)了白色沉淀，則產(chǎn)生該沉淀的離子方程式為2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺
（4）室溫下，把SiO₂細(xì)粉放入蒸餾水中，不斷攪拌，能形成H₄SiO₄溶液，反應(yīng)原理如下：SiO₂（s）+2H₂O（l）?H₄SiO₄（aq）△H
①寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式K=c（H₄SiO₄）
②通常情況下，改變壓強(qiáng)對(duì)氣體會(huì)產(chǎn)生較大影響，對(duì)固體和液體影響很�。畬�(shí)際上，在地球的深處，由于壓強(qiáng)很大，固體、液體受到的壓強(qiáng)影響不能忽略．一定溫度下，在10000m以下的地球深處，上述反應(yīng)進(jìn)行的方向是正方向（填“正方向”、“逆方向”或“不移動(dòng)”），請(qǐng)根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式解釋其原因在壓強(qiáng)很大的情況下，壓強(qiáng)對(duì)固體、液體都會(huì)受到影響，平衡向物質(zhì)的量少的方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，應(yīng)用堿性電解質(zhì)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＜c（Cl^-）時(shí)，由電荷守恒可知c（H⁺）＞c（OH^-），溶液呈酸性性，結(jié)合選項(xiàng)根據(jù)反應(yīng)物量的關(guān)系，判斷溶液酸堿性；
②根據(jù)電荷守恒判斷溶液中氫離子與氫氧根離子濃度的相對(duì)大小，進(jìn)而判斷溶液的酸堿性；溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根據(jù)溶液的pH值計(jì)算溶液中c（OH^-），根據(jù)氯離子濃度計(jì)算c（NH₄⁺），利用物料守恒計(jì)算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃•H₂O的電離常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．
（3）二氧化碳溶于水得到碳酸，碳酸微弱電離，根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)的關(guān)系確定沉淀的產(chǎn)生與否；亞硫酸不穩(wěn)定，容易被氧氣氧化為硫酸，據(jù)此回答；
（4）①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的定義書寫，但二氧化硅是固體，水是純液體不代入表達(dá)式；
②在壓強(qiáng)很大的情況下，壓強(qiáng)對(duì)固體、液體都會(huì)受到影響，所以平衡向體積減小的方向移動(dòng)．

解答 解：（1）氨是燃料電池的負(fù)極，在堿性條件下，氨氣與氫氧根反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，氨氣中氮的化合價(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià)，2mol氨氣失去6mol電子，電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-═6H₂O+N₂，故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-═6H₂O+N₂；
（2）①溶液中離子濃度關(guān)系滿足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）時(shí)，由電荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈堿性，
a．鹽酸不足，氨水剩余，為氯化銨與氨水的混合溶液，銨根離子水解程度小于氨水的電離時(shí)，溶液可能呈堿性，故a可能；
b．氨水與鹽酸恰好完全反應(yīng)，為氯化銨溶液，銨根離子水解，溶液呈酸性，故b不可能；
c．鹽酸過量，溶液為氯化銨、鹽酸的混合溶液，溶液呈酸性，故c不可能；
故選：a；
②根據(jù)電荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=$\frac{1}{2}$×0.1mol•L^-1=0.05mol•L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=$\frac{1}{2}$×amol•L^-1-0.05mol•L^-1=（0.5a-0.05）mol/L，NH₃•H₂O的電離常數(shù)K_b=$\frac{1{0}^{-7}×0.05}{0.5a-0.05}$=$\frac{1{0}^{-8}}{a-0.1}$，故答案為：$\frac{1{0}^{-8}}{a-0.1}$；
（3）BaCl₂溶液中通入二氧化碳沒有沉淀生成，是因?yàn)槎�氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸電離出的碳酸根離子濃度很小，濃度商Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）＜Ksp（BaCO₃）；將SO₂通入BaCl₂溶液中開始并無沉淀，放置一段時(shí)間后出現(xiàn)了白色沉淀，氧氣將亞硫酸氧化成硫酸與氯化鋇生成硫酸鋇沉淀，所以離子方程式為：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；
故答案為：不能生成沉淀，二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸電離出的碳酸根離子濃度很小，濃度商Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）＜Ksp（BaCO₃）；2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；
（4）①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的定義書寫，但二氧化硅是固體，水是純液體不代入表達(dá)式，所以平衡常數(shù)K=c（H₄SiO₄），故答案為：K=c（H₄SiO₄）；
②在壓強(qiáng)很大的情況下，壓強(qiáng)對(duì)固體、液體都會(huì)受到影響，所以平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：正方向；在壓強(qiáng)很大的情況下，壓強(qiáng)對(duì)固體、液體都會(huì)受到影響，平衡向物質(zhì)的量少的方向移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電極反應(yīng)式的書寫、電解質(zhì)溶液中平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫，平衡的移動(dòng)、離子方程的書寫以及根據(jù)方程式計(jì)算等知識(shí)，難度中等，綜合性較強(qiáng)．