Question

13．氮和硫的化合物对大气都有严重污染，据所学化学反应原理回答下列问题：
（1）NO₂与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时发生反应：
2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）△H=a KJ/mol
则该反应为放热反应（填放热或吸热），产物ClNO的结构式为Cl-N=O
（2）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol/L的CH₃COONa溶液，则两溶液中c（NO₃?）、c（NO₂?）和c（CH₃COO?）由大到小的顺序为c（NO₃?）＞c（NO₂?）＞c（CH₃COO?）（已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol/L，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol/L，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是bc
a．向溶液A中加适量水       b．向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量水       d．向溶液B中加适量NaOH
（3）若将SO₂，NO₂，O₂按4：4：3通入水中充分反应，写出总的离子方程式4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O═12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-
（4）向氨水中通入过量的H₂S，所得溶液M中溶质的电子式为；取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的M溶液等体积混合，加热至充分反应后，待恢复至室温，剩余溶液中离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺），此时测得溶液的pH=12，则此条件下M溶液中阴离子的电离平衡常数K_a=4×10?¹²（提示：若涉及多元弱酸的电离或多元弱酸根离子的水解，均只考虑第一步电离或水解）

Answer 1

分析 （1）反应能自发，应满足△G=△H-T•△S＜0，结合反应的△S进行判断；ClNO中Cl、N、O能够形成共用电子对数目分别为1、3、2，据此写出其结构式；
（2）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，据此分析判断；
（3）二氧化氮与氧气、水反应生成硝酸，硝酸与二氧化硫反应生成硫酸，根据电子守恒可知三者恰好反应生成硫酸和硝酸；
（4）向氨水中通入过量的H₂S，得到的溶质为NH₄HS，NH₄HS为离子化合物，电子式中阴阳离子都需要标出所带电荷；取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的NH₄HS溶液等体积混合后，二者物质的量之比为2：1，加热至充分反应生成Na₂S、氨气与水，待恢复至室温剩余溶液为Na₂S溶液，溶液中S^2-水解，溶液呈碱性，水的电离与产生氢氧根离子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氢离子浓度最小，溶液中离子浓度大小为：c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）=10^-12mol/L，
此时测得溶液的pH=12，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，由于S^2-+H₂O?OH^-+HS^-，溶液中氢氧根离子源于硫离子水解及水的电离，故溶液中c（HS^-）=10^-2mol/L-10^-12mol/L≈10^-2mol/L，溶液中c（S^2-）=0.1mol/L×$\frac{1}{2}$-10^-2mol/L=0.04molL，由HS^-=S^2-+H⁺可知其电离平衡常数Ka=$\frac{c（{S}^{2-}）•c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）}$，代入数据计算即可．

解答 解：（1）反应2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）是熵变较小的反应，则熵变△S＜O，故T•△S，该反应能够自发进行，则△G=△H-T•△S＜0，所以该反应的焓变△H＜0，说明该反应为放热反应；
ClNO中Cl、N、O能够形成共用电子对数目分别为1、3、2，则ClNO分子中存在1个N-Cl键和1个N=O键，其结构式为：Cl-N=O，
故答案为：放热；Cl-N=O；
（2）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0.1mol/、NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，醋酸根离子和亚硝酸根离子水解，两溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；
使溶液A和溶液B的pH值相等的方法，依据溶液组成和性质分析，溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，溶液B碱性大于A溶液；
a、上述分析可知，溶液B碱性大于A溶液，向溶液A中加适量水，稀释溶液，减小减小，不能调节溶液pH相同，故a错误；
b、向溶液A中加适量NaOH，增大碱性，可以调节溶液pH相同，故b正确；
c、向溶液B中加适量水，稀释溶液碱性减弱，可以调节溶液pH，故c正确；
d、溶液B碱性大于A溶液，向溶液B中加适量NaOH，溶液PH更大，不能调节溶液PH相同，故d错误；
故答案为：c（NO₃?）＞c（NO₂?）＞c（CH₃COO?）；bc；
（3）将SO₂，NO₂、O₂按4：4：3通入水中充分反应恰好生成硫酸和硝酸，反应的离子方程式为：4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O═12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-，
故答案为：4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O═12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-；
（4）向氨水中通入过量的H₂S，所得溶液M为NH₄HS，其电子式为：；
取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的NH₄HS溶液等体积混合后，二者物质的量之比为2：1，加热至充分反应生成Na₂S、氨气与水，待恢复至室温剩余溶液为Na₂S溶液，溶液中S^2-水解，溶液呈碱性，水的电离与产生氢氧根离子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氢离子浓度最小，故溶液中c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；
此时测得溶液的pH=12，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，由于S^2-+H₂O?OH^-+HS^-，溶液中氢氧根离子源于硫离子水解及水的电离，故溶液中c（HS^-）=10^-2mol/L-10^-12mol/L≈10^-2mol/L，溶液中c（S^2-）=0.1mol/L×$\frac{1}{2}$-10^-2mol/L=0.04molL，由HS^-=S^2-+H⁺，可知其电离产生Ka=$\frac{c（{S}^{2-}）•c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）}$=$\frac{0.04×1{0}^{-12}}{1{0}^{-2}}$=4×10^-12，
故答案为：；c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）； 4×10?¹²．

点评 本题考查了离子浓度大小比较，题目难度中等，涉及化学平衡常数的计算、离子浓度大小比较、电子式及结构式的书写等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活运用能力．