Question

(15分)氮元素的化合物在工农业以及国防科技中用途广泛，但也会对环境造成污染，如地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。请回答下列问题：

(1)某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO₃溶液反应探究脱氨原理。

①用适量0.1molL^-1H₂SO₄洗涤Fe粉，主要反应的化学方程式为                    ，之后用蒸馏水洗涤铁粉至中性；

②将KNO₃溶液的pH调至2.5；

③向②调节pH后的KNO₃溶液中持续通入一段时间N₂，目的是            。

④用足量Fe粉还原③处理后的KNO₃溶液。充分反应后，取少量反应液，加入足量NaOH溶液，加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，请根据以上信息写出Fe粉和KNO₃溶液反应的离子方程式__。

(2)神舟载人飞船的火箭推进器中常用肼(N₂H₄)作燃料。NH₃与NaClO反应可得到肼(N₂H₄),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为                。

(3)常温下向含0.01 mol HCl的溶液中缓缓通入224 mLNH₃（标准状况，溶液体积变化忽略不计)。

    ①在通入NH₃的过程中，溶液的导电能力   _________ (填“增强”、“减弱”或“基本不变”),理由是            ；水的电离程度          (填“增大”、“减小”或“基本不变”)。

②向HCl和NH₃完全反应后的溶液中继续通入NH₃，所得溶液中的离子浓度大小关系可能正确的是         (填字母编号)。

a．c(H⁺)＞c(C1^-)＞c(OH^-)＞c(NH₄⁺)     b．c(NH₄⁺)＞c(C1^-)＞c(H⁺)＞c(OH^-)

c．c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＞c(C1^-)＞c(OH^-)     d．c(C1)＝c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＝c(OH^-)

Answer

（1）①Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O ②防止空气中的O2干扰反应

④4Fe+NO3-+10H+＝4Fe2++NH4++3H2O （2）1:2

（3）①基本不变 溶液中的离子总浓度基本不变 增大 ②d

【解析】

试题分析：（1）①铁表面的氧化物主要是氧化铁，因此H2SO4可以除去Fe粉表面的氧化物是发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O；

②氧气具有氧化性，而空气中含有大量的氧气，所以为防止空气中的O2对脱氮的影响，可向KNO3溶液中通入N2，排出O2；

④加入足量NaOH溶液，加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体是氨气，说明溶液中含有铵盐，即硝酸根的还原产物是铵根，因此Fe粉和KNO3溶液反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+＝4Fe2++NH4++3H2O；

（2）NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),反应中氮元素的化合价从－3价升高到－2价，失去1个电子，而次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到－1价，得到2个电子，因此根据电子得失守恒可知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2；

（3）①氨气与盐酸反应生成氯化铵，由于氯离子浓度基本不变，因此在通入NH3的过程中，溶液的导电能力基本不变；由于氯化铵水解，因此水的电离程度增大；

②a．HCl和NH3完全反应后生成氯化铵，向溶液中继续通入NH3，氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨是弱电解质，部分电离，因此溶液中c(NH4+)＞c(OH-)，a不正确；b．根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)＝c(C1-)+c(OH-)可知c(NH4+)＞c(C1-)＞c(H+)＞c(OH-)不可能存在，b不正确；c．根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)＝c(C1-)+c(OH-)可知c(NH4+)＞c(H+)＞c(C1-)＞c(OH-)不可能存在，c不正确；d．溶液可能显中性，因此c(C1)＝c(NH4+)＞c(H+)＝c(OH-)可以存在，d正确，答案选d。

考点：考查实验条件控制、方程式书写、氧化还原反应计算、水的电离、盐类水解以及溶液中离子浓度大小比较等