Question

Ⅰ．尿素是一种氮肥，溶于水缓慢水解产生碳酸铵，碳酸铵溶液显碱性，原因是

 

；碳酸铵溶液中离子浓度由大到小的顺序为

 

．如果将一定浓度的碳酸铵溶液加入到相同浓度的稀BaCl₂和ZnCl₂混合液中，首先析出的沉淀是

 

．（已知K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²?L^-2，K_sp（ZnCO₃）=1.4×10^-11 mol²?L^-2）
Ⅱ．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢气能源利用领域的研究热点．电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢气的装置示意图如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，A极为

 

极，B电极的反应式为

 

，反应一段时间后阴极附近溶液的pH

 

（填“增大”、“减少”或“不变”），如果反应中转移3mole^-，则两极生成气体在标准状况下的总体积为

 

．

Answer 1

考点：电解原理,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电化学专题

分析：Ⅰ、碳酸铵溶液显碱性的原因是碳酸根离子水解显碱性，大于铵根离子水解显酸性的程度；依据化学式，结合溶液中离子性质来对离子浓度大小比较，依据溶度积常数比较组成相同的难溶物溶解度；
Ⅱ、由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成；B电极生成氢气判断为氢离子得到电子生成氢气；阴极氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液PH增大；依据电极反应和电子守恒计算．

解答： 解：Ⅰ、碳酸铵溶液显碱性的原因是碳酸根离子水解显碱性程度大于铵根离子水解显示的酸性；（NH₄）₂CO₃溶液中离子浓度大小为，c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），将一定浓度的碳酸铵溶液加入到相同浓度的稀BaCl₂和ZnCl₂混合液中，已知K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²?L^-2，K_sp（ZnCO₃）=1.4×10^-11 mol²?L^-2；
组成相同的难溶物，溶度积越小越难溶，在溶液中越易生成沉淀，所以先沉淀的是ZnCO₃；
故答案为：碳酸根离子CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺的水解程度；c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；ZnCO₃；
Ⅱ、由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成，电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，B电极生成氢气为电解池的阴极，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；阴极氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液PH增大，如果反应中转移3mole^-，依据电极反应计算，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，转移3mole^-，反应过程中生成氮气0.5mol，2H⁺+2e^-=H₂↑转移3mole^-，反应过程中生成氢气1.5mol；则两极生成气体物质的量为0.5mol+1.5mol=12mol，在标准状况下的总体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，
故答案为：阳极；2H⁺+2e^-=H₂↑；增大；44.8L．

点评：本题考查盐类水解的分析应用，溶液中离子浓度大小比较，原电池原理的应用，电解过程中电子守恒的应用，题目难度中等．