Question

14．運用化學知識解決生產(chǎn)、生活中的有關問題備受關注．請回答下列問題：
（1）已知水存在如下平衡：H₂O?H⁺+OH^-△H＞0，現(xiàn)欲使平衡向右移動，且所得溶液顯堿性，選擇方法是B．
A．向水中加入NaHSO₄固體                B．向水中加Na₂CO₃固體
C．加熱至100℃[其中c（H⁺）=1×10^-6 mol•L^-1]D．向水中加入NH₄Cl固體
（2）常溫下，濃度均為0.1mol•L^-1的下列五種鈉鹽溶液的pH如下表；

溶質(zhì)	CH3COONa	NaHCO3	Na2CO3	NaClO	NaCN
pH	8.8	9.7	11.6	10.3	11.1

上述鹽溶液中的陰離子，結(jié)合H⁺能力最強的是CO₃^2-，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，濃度均
為0.01mol•L^-1的下列四種酸的溶液分別稀釋100倍，pH變化最大的是C（填編號）．
A．HCN    B．HClOC．CH₃COOHD．H₂CO₃
（3）實驗室中常用NaOH來進行洗氣和提純．當400mL 1mol•L^-1的NaOH溶液吸收標準狀況
下4.48LCO₂時，所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為C（Na⁺）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺）．
（4）催化反硝化法可用于治理水中硝酸鹽的污染．催化反硝化法中，H₂能將NO₃^-還原為N₂，25℃時，反應進行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2．
①N₂的電子式為．
②上述反應離子方程式為2NO₃^-+5H_{2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$} N₂+2OH^-+4H₂O，其平均反應速率v（NO₃^-）為0.001mol?L^-1?min^-1
③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO₂^-，寫出3種促進NO₂^-水解的方法加酸，升高溫度，加水．

Answer 1

分析 （1）使水的電離平衡向右移動的方法有：升高溫度、加入含有弱根離子的鹽等，如果溶液呈堿性，說明加入的物質(zhì)和氫離子反應，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；
（2）越容易水解的鹽，越容易結(jié)合氫離子，相同濃度的鈉鹽溶液，pH越大則鹽的水解程度越大，濃度相同的酸稀釋相同的倍數(shù)后，酸性越強的酸其pH變化越大；
（3）根據(jù)鹽類的水解和電荷守恒來分析，注意鹽類的水解是微弱的；
（4）①氮氣分子中氮原子間存在3個共用電子對；
②在催化劑條件下，氫氣和硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成氮氣、水和氫氧根離子；先根據(jù)溶液pH的變化計算氫氧根離子反應速率，再根據(jù)氫氧根離子和硝酸根離子之間的關系式計算硝酸根離子反應速率；
③亞硝酸根離子水解是吸熱反應，根據(jù)外界條件對其水解反應影響來分析；

解答 解：（1）A．向水中加入NaHSO₄固體，硫酸氫鈉溶解后電離出氫離子，抑制水電離，且溶液中C（H⁺）＞C（OH^-），溶液呈酸性，故錯誤；
B．向水中加Na₂CO₃固體，碳酸鈉是強堿弱酸鹽能水解，碳酸根離子和氫離子結(jié)合生成碳酸氫根離子，從而促進水電離，導致溶液中C（OH^-）＞C（H⁺），溶液呈堿性，故正確；
C．水的電離是吸熱反應，加熱至100℃，促進水電離，溶液C（OH^-）=C（H⁺），溶液呈中性，故錯誤；
D．向水中加入NH₄Cl固體，氯化銨水解，銨根離子和氫氧根離子反應生成一水合氨，從而促進水電離，導致溶液中C（H⁺）＞C（OH^-），溶液呈酸性，故錯誤；
故選B；
（2）越容易水解的鹽，越容易結(jié)合氫離子，相同濃度的鈉鹽溶液，pH越大則鹽的水解程度越大，所以最易水解的鹽是碳酸鈉，所以最容易結(jié)合氫離子的陰離子是CO₃^2-；濃度相同的酸稀釋相同的倍數(shù)后，酸性越強的酸其pH變化越大，HCN、HClO、CH₃COOH、H₂CO₃四種酸的酸性大小順序是CH₃COOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCN，所以溶液的pH變化最大的是醋酸，故選C；
故答案為：CO₃^2-；C；
（3）400mL 1mol•L^-1的NaOH的物質(zhì)的量=1mol/L×0.4L=0.4mol，標準狀況下4.48LCO₂的物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，所以氫氧化鈉和二氧化碳反應方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，溶液中碳酸根離子水解而使溶液呈堿性，即C（OH^-）＞C（H⁺），溶液中氫氧根離子有兩個來源，一個是碳酸根離子水解，一個是碳酸氫根離子水解，碳酸氫根離子只是碳酸根離子水解，所以C（OH^-）＞C（HCO₃^-），碳酸根離子水解程度大于水電離出氫離子程度，所以溶液中C（HCO₃^-）＞C（H⁺），故溶液中各離子濃度大小順序是C（Na⁺）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺），
故答案為：C（Na⁺）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺）；
（4）①N₂分子中氮原子間通過氮氮三鍵結(jié)合，且每個N原子含有一對孤電子對，因此其電子式為，
故答案為：；
②利用溶液pH變化可知有OH^-生成，再結(jié)合原子守恒可寫出反應的離子方程式為：
2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，利用離子方程式知v（NO₃^-）=v（OH^-）=$\frac{1{0}^{-2}-1{0}^{-7}}{10}$mol/（L•min）=0.001 mol/（L•min），
故答案為：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，0.001；
③亞硝酸鹽水解是吸熱反應，且水解時生成氫氧根離子，稀釋亞硝酸鹽溶液能促進其水解，所以要使NO₂^-水解使溶液中c（OH^-）變大，可促進NO₂^-水解的措施有加熱、加水或加酸等，故答案為：加水、升高溫度、加酸．

點評 本題考查了離子濃度大小的比較、溶液pH的計算，氧化還原反應、原電池原理，根據(jù)元素化合價變化分析解答氧化還原反應，根據(jù)圖象中微粒變化確定正負極上發(fā)生的反應等知識點，離子濃度大小的比較是學習的難點，一般利用電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒來分析解答，題目難度中等．