Question

14．氮、磷及其化合物在生產(chǎn)、生活中有重要的用途．回答下列問(wèn)題：
I （1）直鏈聚磷酸是由n個(gè)磷酸分子通過(guò)分子間脫水形成的，常用于制取阻燃劑聚磷酸銨．
①寫(xiě)出磷酸主要的電離方程式H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺．
②直鏈低聚磷酸銨的化學(xué)式可表示為（NH₄）_（n+2）P_nO_xx=3n+1（用n表示）．
（2）在堿性條件下，次磷酸鹽可用于化學(xué)鍍銀，完成其反應(yīng)的離子方程式．
□H₂PO₂^-+□Ag⁺+□6OH^-=□PO₄^3-+□Ag+□4H₂O
（3）工業(yè)上生產(chǎn)硝酸銅晶體的流程圖如圖1：

①在步驟a中，需要通入氧氣和水，其目的是有利于提高原料的利用率，減少污染物的排放．
②進(jìn)行蒸發(fā)濃縮時(shí)，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，其目的是（結(jié)合離子方程式說(shuō)明）由于Cu²⁺發(fā)生水解反應(yīng)Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制小酸銅的水解．
③圖2是某小組同學(xué)查閱資料所繪出的硝酸銅晶體[Cu（NO₃）₂•nH₂O]的溶解度曲線(xiàn)（溫度在30℃前后對(duì)應(yīng)不
同的晶體），下列說(shuō)法正確的是bd（填字母）．
a．A點(diǎn)時(shí)的溶液為不飽和溶液
b．B點(diǎn)時(shí)兩種晶體可以共存
c．按上述流程最終得到的晶體是Cu（NO₃）₂•3H₂O
d．若將C點(diǎn)時(shí)的溶液降溫至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶體
II （4）查閱資料可知：銀氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K穩(wěn)[Ag（NH₃）₂⁺]=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，已知某溫度下，K穩(wěn)[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.45×10^-10．計(jì)算得到可逆反應(yīng)AgCl（s）+2NH₃（aq）?Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.6×10^-3（保留2位有效數(shù)字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol（保留1位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 I （1）①磷酸為三元中強(qiáng)酸，但一般處理為弱酸，以第一步電離為主；
②根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0；
（2）H₂PO₂^-+Ag⁺+=PO₄^3-+Ag+，P元素由+1價(jià)升高到+5價(jià)，升高了4價(jià)，Ag元素由+1價(jià)降到0價(jià)，降低了1價(jià)，根據(jù)化合物價(jià)升降守恒、電荷守恒、原子守恒配平；
（3）①加入足量的氧氣和水，是為了保證氮氧化物最大可能的轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛�，提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，減少氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染；
②由于Cu²⁺發(fā)生水解，蒸發(fā)濃縮時(shí)，防止水解生成氫氧化銅沉淀；
③a．圖中曲線(xiàn)所有的點(diǎn)均為對(duì)應(yīng)溫度下的飽和溶液，上方的點(diǎn)為過(guò)飽和溶液；
b．B點(diǎn)表明在30℃時(shí)兩種晶體的溶解度相等，B點(diǎn)為生成晶體的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩種晶體可以共存；
c．上述流程是在低溫下進(jìn)行的，最終得到的晶體是Cu（NO₃）₂•6H₂O；
d．由圖象可以看出，溶液降溫至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶體；
Ⅱ（4）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) 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穩(wěn)；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算．

解答 解：I （1）①磷酸為三元中強(qiáng)酸，但一般處理為弱酸，以第一步電離為主，電離方程式為H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺，故答案為：H₃PO₄?H₂PO^4-+H⁺；
②根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，（NH₄）_（n+2）P_nO_x，中，（n+2）×1+5n-2x=0，x=3n+1，故答案為：3n+1；
（2）H₂PO₂^-+Ag⁺+=PO₄^3-+Ag+，P元素由+1價(jià)升高到+5價(jià)，升高了4價(jià)，Ag元素由+1價(jià)降到0價(jià)，降低了1價(jià)，根據(jù)化合物價(jià)升降守恒可配得H₂PO₂^-+4Ag⁺+=PO₄^3-+4Ag+，根據(jù)電荷守恒，反應(yīng)物缺少6mol負(fù)電荷，故補(bǔ)充6OH^-，根據(jù)質(zhì)量守恒，生成物缺少4H₂O，反應(yīng)方程式為H₂PO₂^-+4Ag⁺+6OH^-=PO₄^3-+4Ag+4H₂O，故答案為：1；4；6OH^-；1；4；4H₂O；
（3）①加入足量的氧氣和水，是為了保證氮氧化物最大可能的轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛�，提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，減少氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染，故答案為：有利于提高原料的利用率，減少污染物的排放；
②由于Cu²⁺發(fā)生水解，蒸發(fā)濃縮時(shí)，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，防止水解生成氫氧化銅沉淀，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可抑制水解，
故答案為：由于Cu²⁺發(fā)生水解反應(yīng)Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解；
③a．在一定溫度下，某固態(tài)物質(zhì)在100g溶劑中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量，叫做這種物質(zhì)在這種溶劑中的溶解度溶解度，可知圖中曲線(xiàn)所有的點(diǎn)均為對(duì)應(yīng)溫度下的飽和溶液，上方的點(diǎn)為過(guò)飽和溶液，故a錯(cuò)誤；
b．B點(diǎn)表明在30℃時(shí)兩種晶體的溶解度相等，B點(diǎn)為生成晶體的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩種晶體可以共存，故b正確；
c．上述流程是在低溫下進(jìn)行的，最終得到的晶體是Cu（NO₃）₂•6H₂O，故c錯(cuò)誤；
d．由圖象可以看出，溶液降溫至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂•6H₂O晶體，故d正確，
故答案為：bd；
Ⅱ（4）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) 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穩(wěn)=1.45×10^-10×1.10×10⁷=1.6×10^-3，設(shè)溶解的AgCl物質(zhì)的量為x，反應(yīng)前后系數(shù)相同，可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依據(jù)平衡常數(shù)=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.595×10^-3，
1-2x≈1，計(jì)算得到x=0.04mol，
故答案為：$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；1.6×10^-3； 0.04．

點(diǎn)評(píng) 本題以工藝流程為載體，側(cè)重化學(xué)基本概念、基本理論，考查了氧化還原反應(yīng)及離子方程式的配平，水溶液中的離子平衡、沉淀溶解平衡等電解質(zhì)溶液的相關(guān)知識(shí)，考查學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、靈活分析處理實(shí)際問(wèn)題的能力，題目難度中等．