Question

3．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）有下列反應(yīng)（未配平）：Al+NaNO₃+NaOH+H₂O→Na+N₂↑
配平該反應(yīng)，其化學(xué)計(jì)量數(shù)依次為10、6、4、10、3、2．若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移5mol電子，則生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下N₂的體積為11.2L．
（2）25℃時(shí)，將a mol•L^-1的氨水與0.1mol•L^-1的鹽酸等體積混合，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（填序號(hào)）．
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
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量Ba（OH）₂溶液的離子方程式2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O．
（4）25℃，兩種酸的電離平衡常數(shù)如表：

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

①HSO₃^-的電離平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
②H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液混合，主要反應(yīng)的離子方程式為H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O；
③下列有關(guān)0.1mol•L^-1的Na₂SO₃溶液說法正確的是AC（填序號(hào)）．
A．c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）
B．c（Na⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c （SO₃^2-）
C．c（OH^-）-c（H⁺）=2c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）
D.2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）-c（H⁺）=0.1mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）在反應(yīng)Al+NaNO₃+NaOH=NaAlO₂+N₂↑+H₂O中，鋁元素從0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，氮從+5價(jià)變?yōu)?價(jià)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為30mol，根據(jù)電子得失、原子守恒配平計(jì)算；
（2）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，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；
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量的Ba（OH）₂溶液，則氫氧根離子少量只與氫離子反應(yīng)，據(jù)此書寫離子方程式；
（4）①HSO₃^-的電離方程式為：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
②由表可知H₂SO₃的二級(jí)電離小于H₂CO₃的一級(jí)電離，則酸性強(qiáng)弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，據(jù)此書寫；
③A.0.1mol•L^-1的Na₂SO₃溶液中亞硫酸根離子水解溶液顯堿性；
B．溶液中存在物料守恒，n（Na）=2n（S）；
C．溶液中存在質(zhì)子守恒；
D．溶液中存在電荷守恒分析計(jì)算．

解答 解：（1）在反應(yīng)Al+NaNO₃+NaOH=NaAlO₂+N₂↑+H₂O中，鋁元素從0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，氮從+5價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)電子得失守恒可知，Al的系數(shù)為10，NaNO₃的系數(shù)為6，NaAlO₂的系數(shù)為10，N₂的系數(shù)為3，根據(jù)鈉元素守恒可知，NaOH的系數(shù)為4，根據(jù)氫元素守恒可知，H₂O的系數(shù)為2，所以反應(yīng)方程式為10Al+6 NaNO₃+4 NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O，該反應(yīng)中每生成3mol氮?dú)猓�轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為30mol，所以反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移5mol e^-，則生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下N₂的物質(zhì)的量為0.5mol，其體積為11.2L，
故答案為：10、6、4、10、3、2； 11.2；
（2）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，
故答案為：a；
（3）向NH₄HSO₄溶液中滴加少量的Ba（OH）₂溶液，則氫氧根離子少量只與氫離子反應(yīng)，所以離子方程式為：2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O，故答案為：2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄+2H₂O；
（4）①HSO₃^-的電離方程式為：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
故答案為：$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$；
②由表可知H₂SO₃的二級(jí)電離小于H₂CO₃的一級(jí)電離，所以酸性強(qiáng)弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反應(yīng)的主要離子方程式為H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O，而不是為H₂SO₃+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑+H₂O．
③A．0.1mol•L^-1的Na₂SO₃溶液中亞硫酸根離子分步水解溶液顯堿性，c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故A正確；
B．溶液中存在物料c（Na⁺）=2c（H₂SO₃）+2c（HSO₃^-）+2c （SO₃^2-），故B錯(cuò)誤；
C溶液中存在質(zhì)子守恒，c（OH^-）=c（H⁺）+2c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-），得到c（OH^-）-c（H⁺）=2c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-），故C正確；
D．溶液中存在電荷守恒：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺），2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）-c（H⁺）=0.2mol•L^-1，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)的配平、物質(zhì)性質(zhì)的化學(xué)方程式書寫、鹽的水解平衡、弱電解質(zhì)電離平衡的知識(shí)、離子濃度大小比較的應(yīng)用、電荷守恒和物料守恒等知識(shí)，題目難度中等．