Question

氮元素的化合物在工農(nóng)業(yè)以及國防科技中用途廣泛，但也會對環(huán)境造成污染，如地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環(huán)境問題．
（1）某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO₃（aq）反應(yīng)探究脫氮原理．實驗前：
①用0.1mol?L^-1H₂SO₄（aq）洗滌Fe粉，其目的是

 

，然后用蒸餾水洗滌至中性；
②將KNO₃（aq）的pH調(diào)至2.5；
③為防止空氣中的

 

（寫化學(xué)式）對脫氮的影響，應(yīng)向KNO₃溶液中通入N₂．
（2）用足量Fe粉還原上述KNO₃（aq）過程中，反應(yīng)物與生成物的離子濃度、pH隨時間的變化關(guān)系如圖所示．請根據(jù)圖中信息寫出t₁時刻前該反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（3）神舟載人飛船的火箭推進器中常用肼（N₂H₄）作燃料．NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)中被氧化與被還原的元素的原子個數(shù)之比為

 

，如果反應(yīng)中有5mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，可得到肼

 

 g．
（4）常溫下向25mL0.01mol/L稀鹽酸中緩緩?fù)ㄈ?.6mL NH₃（標(biāo)準(zhǔn)狀況，溶液體積變化忽略不計），反應(yīng)后溶液中離子濃度由大到小的順序是

 

，在通入NH₃的過程中溶液的導(dǎo)電能力

 

（填寫“變大”、“變小”或“幾乎不變”）．
（5）向上述溶液中繼續(xù)通入NH₃，該過程中離子濃度大小關(guān)系可能正確的是

 

（選填編號）．
a．c（Cl^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）        
b．c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）=c（H⁺）＞c（OH^-）
c．c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）       
d．c（OH^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（Cl^-）
（6）常溫下向25mL含HCl0.01mol的溶液中滴加氨水至過量，該過程中水的電離平衡

 

（填寫電離平衡移動情況）．當(dāng)?shù)渭影彼��?5mL時，測得溶液中水的電離度最大，則氨水的濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：鐵及其化合物的性質(zhì)實驗,水的電離,離子濃度大小的比較

專題：實驗設(shè)計題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）鐵表面有鐵銹加入硫酸可除去，除去溶液中的氧氣，可向溶液中通入氮氣；
（2）根據(jù)圖象判斷出離子濃度減小的有H⁺、NO₃^-，增大的有Fe²⁺ 和NH₄⁺，故反應(yīng)物為Fe和H⁺、NO₃^-，生成物為Fe²⁺ 和NH₄⁺，可寫出化學(xué)方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
（3）根據(jù)得失電子守恒，結(jié)合原子守恒配平；依據(jù)得失電子計算即可；
（4）n（HCl）=0.01mol×0.025L=2.5×10^-4 mol，氨氣的物質(zhì)的量=

5.6×10-3L

22.4L/mol

=2.5×10^-4 mol，二者恰好反應(yīng)生成氯化銨，溶液中離子濃度幾乎不變；
（5）向上述溶液中繼續(xù)通入NH₃，溶液可能呈堿性或中性；
（6）酸或堿都抑制水電離，當(dāng)二者恰好反應(yīng)生成氯化銨時，水的電離程度最大．

解答： 解：（1）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；為防止空氣中的O₂對脫氮的影響，可向KNO₃溶液中通入N₂，排出O₂，故答案為：去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)； O₂；
（2）t₁時刻前H⁺、NO₃^- 濃度減小，F(xiàn)e²⁺ 和NH₄⁺的濃度增大，故反應(yīng)的離子方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，故答案為：4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
（3）NaClO和NH₃反應(yīng)生成N₂H₄、NaCl和水，N元素的化合價從-3價升高到-2價轉(zhuǎn)移1個電子，所以1個分子轉(zhuǎn)移2個電子；NaClO中Cl元素的化合價從+1價減低到-1價轉(zhuǎn)移2個電子，所以1個分子轉(zhuǎn)移2個電子；根據(jù)得失電子守恒配平計量數(shù)：NaClO為1，NH₃為2，再根據(jù)原子守恒平衡方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，所以該反應(yīng)中被氧化的原子與被還原的原子物質(zhì)的量之比是2：1，如果反應(yīng)中有5mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，可得到肼：

5

2

×32=80g，故答案為：2：1；80；
（4）n（HCl）=0.01mol×0.025L=2.5×10^-4 mol，氨氣的物質(zhì)的量=

5.6×10-3L

22.4L/mol

=2.5×10^-4 mol，二者恰好反應(yīng)生成氯化銨，溶液呈酸性，即c（H⁺）＞c（OH^-），依據(jù)溶液呈電中性有：c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-），因為c（H⁺）＞c（OH^-），∴c（NH₄⁺）＜c（Cl^-），故離子濃度大小關(guān)系為：c（Cl^-）＞（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞+c（OH^-），溶液中離子濃度幾乎不變，所以導(dǎo)電能力幾乎不變，故答案為：c（Cl^-）＞（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞+c（OH^-），幾乎不變；
（5）a．溶液呈中性時，c（H⁺）=c（OH^-），根據(jù)電荷守恒得c（Cl^-）=c（NH₄⁺），溶液中水的電離程度很小，所以存在c（Cl^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-），故a正確；
b．繼續(xù)通入氨氣時，水的電離程度減小，則不能出現(xiàn)c（NH₄⁺）=c（H⁺），故b錯誤；
c．溶液中的溶質(zhì)為一水合氨和氯化銨且一水合氨濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氯化銨時，可能存在c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺），故c正確；
d．溶液呈堿性時，溶液中氫離子濃度很小，不能出現(xiàn)c（H⁺）＞c（Cl^-），故d錯誤；
故選ac；
（6）常溫下向25mL含HCl0.01mol的溶液中滴加氨水至過量，該過程中水的電離平衡先正向移動，后逆向移動，酸或堿都抑制水電離，當(dāng)二者恰好反應(yīng)生成氯化銨時，水的電離程度最大，則一水合氨的物質(zhì)的量為0.01mol，其濃度=

0.01mol

0.025L

=0.4mol/L，
故答案為：先正向移動，后逆向移動；0.4．

點評：本題考查了離子濃度大小比較，根據(jù)溶液中的溶質(zhì)及溶液酸堿性再結(jié)合守恒思想分析解答，明確（6）題何時水的電離程度最大，為易錯點．