Question

【題目】碳、氮元素及其化合物與人類的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，試回答下列有關(guān)問題：

（1）NH3極易溶于水，其水溶液俗稱氨水。用水稀釋0.1molL-1的氨水，溶液中隨著水量的增加而減小的是___________（填序號(hào)）。

A．B． C．c(H+)c(OH-) D．

（2）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃時(shí)，將amolNH4NO3溶于水，溶液顯酸性，原因是______________（用離子方程式表示）。向該溶液中滴加bL氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過程中水的電離平衡將________（填“正向”“不”或“逆向”）移動(dòng)，所滴加氨水的濃度為________mol/L-1。（NH3·H2O的電離平衡常數(shù)為Kb=2×10-5）

（3）以甲烷為燃料的新型電池的成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，下圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖。

①B電極的反應(yīng)式為_______________________。

②若用該燃料電池作電源，用石墨作電極電解100 mL 1 mol·L－1的硫酸銅溶液，當(dāng)兩極收集到的氣體體積相等時(shí)，理論上消耗甲烷的體積為_________(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

Answer 1

【答案】BD NH4++H2O NH3·H2O+H+ 逆向 a/200b CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O 1.12 L

【解析】

（1）氨水中存在NH3H2ONH4++OH-，加水稀釋，促進(jìn)一水合氨的電離，平衡向正方向移動(dòng)，據(jù)此解答；

（2）根據(jù)影響平衡的因素分析改變條件對NH4+水解平衡NH4++H2O NH3·H2O+H+的影響；

（3）①根據(jù)燃料電池工作原理書寫B電極的反應(yīng)式；

②根據(jù)用惰性電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)，結(jié)合電子守恒計(jì)算消耗甲烷的體積。

（1）氨水中存在NH3H2ONH4++OH-，加水稀釋，促進(jìn)一水合氨的電離，平衡向正方向移動(dòng)，則n（NH4+）、n（OH-）增大，但c（NH4+）、c（OH-）減小，則c（H+）增大；一定溫度下，弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)不變，水的離子積常數(shù)不變；由于Kw不變，c（OH-）減小，c（H+）增大，故減小，由于Kb=不變，c（NH4+）減小，則減小，

故答案為：BD；

（2）NH4NO3溶液中由于NH4+水解，溶液顯酸性，水解反應(yīng)的離子方程式為NH4++H2O NH3·H2O+H+；滴加氨水后溶液由酸性變?yōu)橹行�，水的電離平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

Kb＝，而c(OH－)＝10－7 mol·L－1，則c(NH4+)＝200c(NH3·H2O)，故n(NH4+)＝200n(NH3·H2O)，根據(jù)電荷守恒，n(NH4+)＝n(NO3-)＝a，滴加氨水的濃度為mol÷b L＝ mol·L－1，

故答案為：NH4++H2O NH3·H2O+H+ ；逆向；a/200b ；

（3）①B電極失去電子被氧化，做負(fù)極，該條件下的電極反應(yīng)式為：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，

故答案為：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O；
②陰極上先是銅離子得電子，Cu2++2e-=Cu，100mL1mol/L的銅離子得電子物質(zhì)的量是0.2mol然后是2H++2e-=H2↑；在陽極上是氫氧根離子失電子產(chǎn)生氧氣，4OH--4e-=O2↑+2H2O，當(dāng)兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時(shí)，假設(shè)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是x，則陰極產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量也是x，根據(jù)電子守恒，得到4x=0.2+2x，解得x=0.1mol，即陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為0.1mol，則電路中通過的電子的物質(zhì)的量為40.1mol=0.4mol，

根據(jù)燃料電池電極反應(yīng)式CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，
消耗甲烷的體積為0.4mol22.4L/mol=1.12L，

故答案為：1.12 L。