Question

【題目】含氮化合物在生活、生產(chǎn)和科技等方面有重要的應(yīng)用。

⑴已知298 K時，亞硝酸(HNO2)的電離平衡常數(shù)Ka=5.1×10-4，H2CO3的電離平衡常數(shù) Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.61×10-11。

① NaNO2溶液呈____(填“酸性”“堿性”或“中性”)，原因是_________(用離子方程式表示)。

②向含有1 mol碳酸鈉的溶液中加入1 mol HNO2后，溶液中c(CO32-)、c(HCO3-)、c(NO2-)由大到小的順序為________________。

(2)電化學催化凈化NO是處理含氮化合物的一種新方法，原理如圖所示，固體電解質(zhì)起到傳導O2-的作用。b極為電源的_____(填“正極”或“負極”)，通入NO的電極上的電極反應(yīng)式為______。

⑶N2O5是綠色硝化劑，能溶于水生成硝酸。常溫下，向0.1 mol·L-1的氨水中加入少量N2O5，使溶液中c(NH3H2O)：c(NH4+)=5 : 9，此時溶液中 c(NH4+)+c(H+) — c(NO3-)=_____。 (25℃時，NH3H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5)

Answer 1

【答案】 堿性 NO2-+H2O=HNO2+OH- c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-) 正極 2NO+4e-=N2+2O2- 1.0×10-5 mol·L-1

【解析】⑴①根據(jù)亞硝酸(HNO2)的電離平衡常數(shù)Ka=5.1×10-4，亞硝酸為弱酸，NaNO2溶液水解顯堿性，故答案為：堿性；NO2-+H2O=HNO2+OH-；

②由亞硝酸的電離平衡常數(shù)Ki=5.1×10-4，H2CO的Ki1=4.2×10-7，Ki2=5.61×10-11，向含有1 mol碳酸鈉的溶液中加入1 mol HNO2后，生成亞硝酸鈉和碳酸氫鈉，水解程度大小順序為HCO3-＞NO2-，碳酸氫鈉溶液顯堿性，電離程度小于水解程度，所以溶液中CO32-離子、HCO3-離子和NO2-離子的濃度大小關(guān)系為c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-)，故答案為：c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-)；

(2)反應(yīng)原理是利用電解吸收NO生成氮氣，氮元素化合價+2價變化為0價，發(fā)生還原反應(yīng)，在電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，則a為外接電源的負極，b極為外接電源的正極，固體電解質(zhì)起到傳導作用的是O2-，通入NO的電極反應(yīng)式為2NO+4e-=N2+2O2-，故答案為：正；2NO+4e-=N2+2O2-；

⑶N2O5能溶于水生成硝酸。向0.1 mol·L-1的氨水中加入少量N2O5，氨氣與硝酸反應(yīng)生成硝酸銨，溶液中c(NH3H2O)：c(NH4+)=5 : 9，即c(NH4+)= mol/L ，c(NH3H2O)= mol/L ，根據(jù)NH3H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5，有Kb=1.8×10-5= =，解得c(OH-)=1.0×10-5 mol/L，根據(jù)電荷守恒c(NH4+)+c(H+) — c(NO3-)= c(OH-)=1.0×10-5 mol/L，故答案為：1.0×10-5 mol/L。