Question

氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中有广泛的用途。请回答下列问题：

(1)已知25℃，NH₃·H₂O的K_b=1.8×10⁻⁵，H₂SO₃的K_a1=1.3×10⁻²，K_a2=6.2×10⁻⁸。

① 若氨水的浓度为2.0 mol·L^-1，溶液中的c(OH⁻)=_________________mol·L⁻¹。

②将SO₂通入2.0 mol·L^-1氨水中(溶液的体积保持不变)，当c(OH⁻)降至1.0×10⁻⁷ mol·L⁻¹时，溶液中的 =______；(NH₄)₂SO₃溶液中的质子守恒____________。

(2)室温时，向100 mL 0.1 mol·L^－1HCl溶液中滴加0.1 mol·L^－1氨水，得到溶液pH与氨水体积的关系曲线如图所示： 

①试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是_________；

②在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是___________；

③写出a点混合溶液中下列算式的精确结果(不能近似计算)：c(Cl^-)- c(NH₄⁺)=____________，c(H⁺)- c(NH₃·H₂O)=____________；

(3)亚硝酸(HNO₂)的性质和硝酸类似，但它是一种弱酸。常温下亚硝酸的电离平衡常数K_a=5.1×10^-4；H₂CO₃的K_a1=4.4×10^-7，K_a2=4.7×10^-11。常温下向含有2mol碳酸钠的溶液中加入含1mol HNO₂的溶液后，溶液中CO₃^2-、HCO₃^-和NO₂^-的浓度由大到小的顺序是______ 。

Answer

0.6×10−2 0.62 c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)=c(NH3·H2O)+c(OH-) a c(Cl-)= c(NH4+)＞c(OH-)=c(H+) 10-6-10-8 10-8 c(HCO3-)＞c(NO2-)＞c(CO32-)

【解析】

(1)①NH3·H2O电离方程式为NH3·H2O⇌NH4++OH-，c(NH4+)=c(OH-)，的Kb=；

②将SO2通入2.0 mol·L-1氨水中(溶液的体积保持不变)，当c(OH−)降至1.0×10−7 mol·L−1时，溶液呈中性，根据HSO3-的电离平衡常数计算；根据(NH4)2SO3溶液中质子守恒式=电荷守恒-物料守恒；

(2)①根据反应a、b、c、d四个点，a点恰好消耗完H+，溶液中只有NH4Cl，b、c、d三点溶液中均含有NH3•H2O，NH4Cl可以促进水的电离，而NH3•H2O抑制水的电离，b点溶液呈中性；

②b点溶液为中性，溶质为NH4Cl和NH3•H2O，根据电荷守恒分析；

③a点溶液中只有NH4Cl，铵根离子水解使溶液显酸性，根据电荷守恒和质子守恒计算；

(3)弱酸电离常数越大，酸性越强，其酸根离子水解程度越小。

(1)①NH3·H2O电离方程式为NH3·H2O⇌NH4++OH-，c(NH4+)=c(OH-)，的Kb=，c(OH-)===0.6×10−2 mol·L−1；

②将SO2通入2.0 mol·L-1氨水中(溶液的体积保持不变)，当c(OH−)降至1.0×10−7 mol·L−1时，溶液呈中性，c(OH−)=c(H+)=1.0×10−7 mol·L−1根据HSO3-⇌H++ SO32-，电离平衡常数Ka2==6.2×10−8，则==0.62； (NH4)2SO3溶液电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，物料守恒：c(NH4+)+ c(NH3·H2O)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3)，质子守恒=电荷守恒-物料守恒=c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)=c(NH3∙H2O)+ c(OH-)；

(2)①根据反应a、b、c、d四个点，a点恰好消耗完H+，溶液中只有NH4Cl，b、c、d三点溶液中均含有NH3•H2O，NH4Cl可以促进水的电离，而NH3•H2O抑制水的电离，b点溶液呈中性，所以a点水的电离程度最大；

②b点溶液为中性，c(OH-)= c(H+)，溶质为NH4Cl和NH3•H2O，溶液中存在电荷守恒式为：c(NH4＋)+ c(H+)= c(Cl－)+c(OH-)，则c(NH4＋)= c(Cl－)，水的电离是极弱的，离子浓度的大小为c(NH4＋)=c(Cl－)＞c(H+)＝c(OH-)；

③a点溶液中只有NH4Cl，铵根离子水解使溶液显酸性，pH=6，即c(H+)=10-6mol/L，c(OH-)==10-8 mol/L，溶液中存在电荷守恒式为：c(NH4＋)+c(H+)= c(Cl－)+c(OH-)，c(Cl-)- c(NH4+)= c(H+)- c(OH-)=10-6mol/L-10-8 mol/L=(10-6-10-8) mol/L；溶液中存在质子守恒：c(H+) = c(OH-)+ c(NH3•H2O) ，c(H+)- c(NH3·H2O)= c(OH-)=10-8 mol/L；

(3)由亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10-4；H2CO3的Ka1=4.4×10-7，Ka2=4.7×10-11，可知溶液中完全反应生成等物质的量的Na2CO3、NaHCO3和NaNO2，可判断水解程度大小顺序为CO32−＞NO2−＞HCO3−，水解生成HCO3−，所以溶液中CO32−离子、HCO3−离子和NO2−离子的浓度大小关系为c(HCO3−)＞c(NO2−)＞c(CO32−)。