氮的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活以及國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)“人工固氮”對(duì)人類的貢獻(xiàn)是解決了糧食短缺問(wèn)題,人工固氮的化學(xué)反應(yīng)方程式為
.
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下將體積為V L的NH
3溶于水,配得500mL溶液:
①所得溶液在25℃時(shí)pH=12,則此時(shí)溶液中由水電離出的OH
-的濃度為
.
②每次量取25.00mL所得溶液,用0.1010mol?L
-1的鹽酸進(jìn)行中和滴定,恰好中和時(shí)平均每次消耗20.00mL鹽酸,則V=
L(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后四位).
(3)液態(tài)燃料肼(N
2H
4)廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域,NH
3與NaClO在一定條件下反應(yīng)可制得肼,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
.
(4)25℃,將a mol?L
-1氨水與b mol?L
-1鹽酸等體積混合后溶液呈中性,則此時(shí)溶液中c(NH
4+)
c(Cl
-)(填“>”、“<”或“﹦”);用含a、b的代數(shù)式表示該溫度下NH
3?H
2O的電離平衡常數(shù)K
b=
.
(5)現(xiàn)有常溫下的四種溶液:
①0.1mol?L
-1 NH
4Cl溶液
②0.1mol?L
-1 NH
4Cl和0.1mol?L
-1 NH
3?H
2O的混合溶液(顯堿性)
③0.1mol?L
-1 NH
3?H
2O
④0.1mol?L
-1 NH
4Cl和0.1mol?L
-1 HCl的混合溶液
下列說(shuō)法正確的有
.
A.NH
4+離子濃度由大到小的順序?yàn)棰冢劲埽劲伲劲?br />B.NH
3?H
2O分子濃度由大到小的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲?br />C.溶液的pH由大到小的順序?yàn)棰郏劲冢劲伲劲?br />D.溶液中的離子總濃度由大到小的順序?yàn)棰埽劲伲劲冢劲?/div>
考點(diǎn):離子濃度大小的比較,物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計(jì)算,熱化學(xué)方程式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡
專題:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,物質(zhì)的量濃度和溶解度專題,電離平衡與溶液的pH專題
分析:(1)人工固氮利用氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓、催化劑條件下合成氨;
(2)①氨水溶液中氫離子濃度為水電離得到,水電離的氫氧根濃度等于氫離子濃度;
②發(fā)生反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl,根據(jù)方程式計(jì)算25mL溶液中氨氣的物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算500mL溶液中氨氣的物質(zhì)的量,再根據(jù)V=nVm計(jì)算氨氣體積;
(3)NH3與NaClO反應(yīng)可得到肼(N2H4),次氯酸鈉做氧化劑,含有生成NaCl,結(jié)合元素守恒可知,還有水生成;
(4)根據(jù)電荷守恒判斷;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;
(5)A.等濃度的這幾種溶液中,鹽中銨根離子濃度大于氨水中銨根離子濃度,鹽酸抑制銨根離子水解;
B.等濃度的這幾種溶液中,銨根離子抑制一水合氨電離,鹽酸抑制銨根離子水解;
C.氯化銨溶液呈酸性、氨水溶液呈堿性,等濃度的氯化銨和氨水混合溶液中,一水合氨電離程度大于銨根離子水解程度;
D.溶液中離子都為1價(jià)離子,溶液中離子總濃度為陰離子總濃度的2倍,結(jié)合溶液中氯離子、氫氧根離子濃度判斷.
解答:
解:(1)人工固氮利用氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓、催化劑條件下合成氨,反應(yīng)方程式為:N
2+3H
22NH
3,
故答案為:N
2+3H
22NH
3;
(2)①氨水溶液中氫離子濃度為水電離得到,pH=12的氨水溶液中c(H
+)=10
-12mol/L,水電離的氫氧根濃度等于氫離子濃度,即水電離的氫氧根濃度=10
-12mol/L,
故答案為:10
-12mol/L;
②20.00mL鹽酸中HCl的物質(zhì)的量=0.02L×0.1010mol/L=0.00202mol,發(fā)生反應(yīng)NH
3+HCl=NH
4Cl,故25mL溶液中氨氣的物質(zhì)的量=0.002mol,故500mL溶液中氨氣的物質(zhì)的量=0.00202mol×
=0.0404mol,故氨氣體積=0.0404mol×22.4L/mol=0.9050L,
故答案為:0.9050L;
(3)NH
3與NaClO反應(yīng)可得到肼(N
2H
4),次氯酸鈉做氧化劑,含有生成NaCl,結(jié)合元素守恒可知,還有水生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NH
3+NaClO=N
2H
4+NaCl+H
2O;
故答案為:2NH
3+NaClO=N
2H
4+NaCl+H
2O;
(4)根據(jù)電荷守恒有c(NH
4+)+c(H
+)=c(Cl
-)+c(OH
-),由于溶液呈中性,則c(H
+)=c(OH
-),故c(NH
4+)=c(Cl
-),故c(H
+)=c(OH
-),
溶液呈中性,溶液中c(OH
-)=10
-7mol/L,溶液中c(NH
4+)=c(Cl
-)=
×bmol?L
-1=0.5bmol?L
-1,故混合后溶液中c(NH
3.H
2O)=
×amol?L
-1-0.5bmol?L
-1=(0.5a-0.5b)mol/L,NH
3?H
2O的電離常數(shù)K
b=
=
,
故答案為:=;
;
(5)A.①中NH
4+離子水解,②中溶液呈堿性,一水合氨電離大于NH
4+離子水解,大于①中NH
4+離子濃度,③中一水合氨電離,產(chǎn)生NH
4+離子,電離程度不大,遠(yuǎn)小于①中NH
4+離子濃度,④中HCl抑制NH
4+離子水解,NH
4+離子濃度大于①而小于②,故NH
4+離子順序②>④>①>③,故A正確;
B.①④中NH
4+離子水解,產(chǎn)生NH
3?H
2O,④中HCl抑制NH
4+離子水解,小于①中NH
3?H
2O濃度,NH
4+水解程度比較微弱,①遠(yuǎn)小于②中NH
3?H
2O濃度,②中NH
4+離子抑制一水合氨的電離,大于③中NH
3?H
2O濃度,故NH
3?H
2O分子濃度由大到小的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲,故B正確;
C.①中NH
4+離子水解,溶液呈酸性,②③中溶液都呈堿性,但②中NH
4+離子抑制一水合氨的電離,故③中堿性更強(qiáng),④中鹽酸完全電離,NH
4+離子水解產(chǎn)生氫離子,溶液酸性比①中的強(qiáng),故溶液的pH由大到小的順序?yàn)棰郏劲冢劲伲劲埽蔆正確;
D.①④都呈酸性,①中NH
4+離子水解,溶液呈酸性,④中鹽酸完全電離、NH
4+離子水解產(chǎn)生氫離子,溶液酸性比①中的強(qiáng),故OH
-離子濃度①>④;②中溶液都呈堿性,溶液中OH
-離子濃度都大于①.④中氯離子來(lái)源于氯化銨、HCl的電離,①②中氯離子來(lái)源于氯化銨的電離,故反應(yīng)中Cl
-離子濃度④=2×①=2×②,③中NH
3?H
2O電離程度不大,OH
-離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于①、②中Cl
-離子濃度,故溶液中Cl
-離子濃度
故溶液中陰離子總濃度:④>②>①>③,溶液中陽(yáng)離子也都是+1價(jià)離子,故溶液中離子總濃度為陰離子總濃度的2倍,故溶液中離子總濃度為④>②>①>③,故D錯(cuò)誤,
故答案為:ABC.
點(diǎn)評(píng):本題比較綜合,屬于拼合型題目,涉及工業(yè)合成氨、氧化還原反應(yīng)、中和滴定、溶液pH有關(guān)計(jì)算、電離平衡常數(shù)計(jì)算、溶液中微粒濃度大小比較等,需要學(xué)生全面掌握基礎(chǔ)知識(shí),(5)中D選項(xiàng)注意利用陰離子總濃度解答,為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn),題目難度較大.