Question

氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。

（1）室温下，浓度均为0.1mol/L的亚硝酸（HNO₂）、次氯酸两种溶液，它们的电离常数K_a分别为：7.1×10^﹣4、2.98×10^﹣8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释，c（H⁺）将       （填“不变”、“增大”、“减小”）；K_a值将（填“不变”、“增大”、“减小”）       。写出涉及HNO₂、HClO、NaNO₂、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的化学方程式                                          。

（2）羟胺（NH₂OH）可看成是氨分子内的l个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。已知NH₂OH在水溶液中呈弱碱性的原理与NH₃在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因                                           。

（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图1所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是                  。

②不慎将白磷沾到皮肤上，可用CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为              mol。

（4）若处理后的废水中c（PO₄^3﹣）=4×10^﹣7 mol•L^﹣1，溶液中c（Ca²⁺）=             mol•L^﹣1。（已知K_sp[Ca₃(PO₄)₂]=2×10^﹣29）

（5）某液氨﹣液氧燃料电池示意图如图2，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3mol•L^﹣1，则该过程中需要氨气的质量为           g。（假设溶液电解前后体积不变）

Answer

（1）减小；不变； HNO2+ClO﹣＝NO2﹣+HClO；（2）NH2OH＋H2O＝[NH3OH]+＋OH﹣

（3）①做还原剂；②0.05mol；（4）5×10﹣6mol•L﹣1；（5）1.7g

【解析】

试题分析：（1）亚硝酸为弱电解质，亚硝酸稀释，电离程度虽然增大，但溶液中氢离子浓度降低；其电离常数只与温度有关，与浓度无关，Ki值不发生变化，由相同浓度亚硝酸、次氯酸电离常数可知，亚硫酸酸性比次氯酸强，可相互之间发生的离子互换反应的离子方程式为：HNO2+ClO﹣＝NO2﹣+HClO；

（2）羟胺和水反应生成[NH3OH]+和OH﹣，导致溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性；

（3）①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，发生反应2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C＝P4↑+6CaSiO3+10CO↑，反应中碳元素的化合价升高，碳做还原剂；

②Cu元素的化合价由+2价降低到+1价，CuSO4是氧化剂，P4部分磷元素由0价降低到﹣3价，部分磷元素由0价升高到+5价，磷元素的化合价既升高又降低，所以P4既是氧化剂又是还原剂，若有11molP4参加反应，其中5mol的P4做氧化剂，60mol硫酸铜做氧化剂，只有6mol的P4做还原剂，则由电子守恒可知，有1 mol的CuSO4参加反应，则被硫酸铜氧化的白磷分子的物质的量为n则：n×4（5﹣0）＝1mol×（2﹣1），解得n＝0.05mol；

（4）若处理后的废水中c(PO43﹣)=4×10﹣7 mol•L﹣1，Ksp[Ca3(PO4)2]=[c(Ca2+)]3×c(PO43﹣)=2×10﹣29，c(Ca2+)＝＝5×10﹣6mol•L﹣1；

（5）电解中生成n（NaOH）＝0.3mol/L×0.5L＝0.15mol，设生成0.15molNaOH转移电子的物质的量为x，则

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 转移电子

2mol 2mol

0.15mol x

2mol：2mol＝0.15mol：x

解答x＝0.15mol

串联电路中转移电子物质的量相等，且液氨﹣液氧燃料电池的效率为50%，则液氨失电子的物质的量为0.3mol，设消耗氨气的质量为y，即

4NH3+3O2＝2N2+6H2O 转移电子

68g 12mol

y 0.3mol

68g：12mol＝y：0.3mol

解答y＝1.7g

【考点定位】本题主要是考查弱电解质的电离、电离平衡常数、溶度积常数应用、氧化还原反应计算及电化学原理的应用

【名师点睛】氧化还原反应中电子守恒法解题的思维流程

（1）找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

（2）找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数)。

（3）根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。