Question

氮的化合物在工农业生产和生活以及国防建设中都有广泛应用．请回答下列问题：
（1）“人工固氮”对人类的贡献是解决了粮食短缺问题，人工固氮的化学反应方程式为

 

．
（2）标准状况下将体积为V L的NH₃溶于水，配得500mL溶液：
①所得溶液在25℃时pH=12，则此时溶液中由水电离出的OH^-的浓度为

 

．
②每次量取25.00mL所得溶液，用0.1010mol?L^-1的盐酸进行中和滴定，恰好中和时平均每次消耗20.00mL盐酸，则V=

 

L（结果保留到小数点后四位）．
（3）液态燃料肼（N₂H₄）广泛应用于航天领域，NH₃与NaClO在一定条件下反应可制得肼，该反应的化学方程式为

 

．
（4）25℃，将a mol?L^-1氨水与b mol?L^-1盐酸等体积混合后溶液呈中性，则此时溶液中c（NH₄⁺）

 

c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“﹦”）；用含a、b的代数式表示该温度下NH₃?H₂O的电离平衡常数K_b=

 

．
（5）现有常温下的四种溶液：
①0.1mol?L^-1 NH₄Cl溶液
②0.1mol?L^-1 NH₄Cl和0.1mol?L^-1 NH₃?H₂O的混合溶液（显碱性）
③0.1mol?L^-1 NH₃?H₂O
④0.1mol?L^-1 NH₄Cl和0.1mol?L^-1 HCl的混合溶液
下列说法正确的有

 

．
A．NH₄⁺离子浓度由大到小的顺序为②＞④＞①＞③
B．NH₃?H₂O分子浓度由大到小的顺序为②＞③＞①＞④
C．溶液的pH由大到小的顺序为③＞②＞①＞④
D．溶液中的离子总浓度由大到小的顺序为④＞①＞②＞③

Answer 1

考点：离子浓度大小的比较,物质的量浓度的相关计算,热化学方程式,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：化学反应中的能量变化,物质的量浓度和溶解度专题,电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）人工固氮利用氮气与氢气在高温高压、催化剂条件下合成氨；
（2）①氨水溶液中氢离子浓度为水电离得到，水电离的氢氧根浓度等于氢离子浓度；
②发生反应NH₃+HCl=NH₄Cl，根据方程式计算25mL溶液中氨气的物质的量，进而计算500mL溶液中氨气的物质的量，再根据V=nVm计算氨气体积；
（3）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），次氯酸钠做氧化剂，含有生成NaCl，结合元素守恒可知，还有水生成；
（4）根据电荷守恒判断；溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根据溶液的pH值计算溶液中c（OH^-），根据氯离子浓度计算c（NH₄⁺），利用物料守恒计算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的电离常数表达式计算；
（5）A．等浓度的这几种溶液中，盐中铵根离子浓度大于氨水中铵根离子浓度，盐酸抑制铵根离子水解；
B．等浓度的这几种溶液中，铵根离子抑制一水合氨电离，盐酸抑制铵根离子水解；
C．氯化铵溶液呈酸性、氨水溶液呈碱性，等浓度的氯化铵和氨水混合溶液中，一水合氨电离程度大于铵根离子水解程度；
D．溶液中离子都为1价离子，溶液中离子总浓度为阴离子总浓度的2倍，结合溶液中氯离子、氢氧根离子浓度判断．

解答： 解：（1）人工固氮利用氮气与氢气在高温高压、催化剂条件下合成氨，反应方程式为：N₂+3H₂2NH₃，
故答案为：N₂+3H₂2NH₃；
（2）①氨水溶液中氢离子浓度为水电离得到，pH=12的氨水溶液中c（H⁺）=10^-12mol/L，水电离的氢氧根浓度等于氢离子浓度，即水电离的氢氧根浓度=10^-12mol/L，
故答案为：10^-12mol/L；
②20.00mL盐酸中HCl的物质的量=0.02L×0.1010mol/L=0.00202mol，发生反应NH₃+HCl=NH₄Cl，故25mL溶液中氨气的物质的量=0.002mol，故500mL溶液中氨气的物质的量=0.00202mol×

500mL

25mL

=0.0404mol，故氨气体积=0.0404mol×22.4L/mol=0.9050L，
故答案为：0.9050L；
（3）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），次氯酸钠做氧化剂，含有生成NaCl，结合元素守恒可知，还有水生成，该反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
故答案为：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（4）根据电荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于溶液呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），
溶液呈中性，溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×bmol?L^-1=0.5bmol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.5bmol?L^-1=（0.5a-0.5b）mol/L，NH₃?H₂O的电离常数K_b=

10-7×0.5b

(0.5a-0.5b)

=

b×10-7

a-b

，
故答案为：=；

b×10-7

a-b

；
（5）A．①中NH₄⁺离子水解，②中溶液呈碱性，一水合氨电离大于NH₄⁺离子水解，大于①中NH₄⁺离子浓度，③中一水合氨电离，产生NH₄⁺离子，电离程度不大，远小于①中NH₄⁺离子浓度，④中HCl抑制NH₄⁺离子水解，NH₄⁺离子浓度大于①而小于②，故NH₄⁺离子顺序②＞④＞①＞③，故A正确；
B．①④中NH₄⁺离子水解，产生NH₃?H₂O，④中HCl抑制NH₄⁺离子水解，小于①中NH₃?H₂O浓度，NH₄⁺水解程度比较微弱，①远小于②中NH₃?H₂O浓度，②中NH₄⁺离子抑制一水合氨的电离，大于③中NH₃?H₂O浓度，故NH₃?H₂O分子浓度由大到小的顺序为②＞③＞①＞④，故B正确；
C．①中NH₄⁺离子水解，溶液呈酸性，②③中溶液都呈碱性，但②中NH₄⁺离子抑制一水合氨的电离，故③中碱性更强，④中盐酸完全电离，NH₄⁺离子水解产生氢离子，溶液酸性比①中的强，故溶液的pH由大到小的顺序为③＞②＞①＞④，故C正确；
D．①④都呈酸性，①中NH₄⁺离子水解，溶液呈酸性，④中盐酸完全电离、NH₄⁺离子水解产生氢离子，溶液酸性比①中的强，故OH^-离子浓度①＞④；②中溶液都呈碱性，溶液中OH^-离子浓度都大于①．④中氯离子来源于氯化铵、HCl的电离，①②中氯离子来源于氯化铵的电离，故反应中Cl^-离子浓度④=2×①=2×②，③中NH₃?H₂O电离程度不大，OH^-离子浓度远远小于①、②中Cl^-离子浓度，故溶液中Cl^-离子浓度
故溶液中阴离子总浓度：④＞②＞①＞③，溶液中阳离子也都是+1价离子，故溶液中离子总浓度为阴离子总浓度的2倍，故溶液中离子总浓度为④＞②＞①＞③，故D错误，
故答案为：ABC．

点评：本题比较综合，属于拼合型题目，涉及工业合成氨、氧化还原反应、中和滴定、溶液pH有关计算、电离平衡常数计算、溶液中微粒浓度大小比较等，需要学生全面掌握基础知识，（5）中D选项注意利用阴离子总浓度解答，为易错点、难点，题目难度较大．