Question

11．某化學(xué)興趣小組對碳、氮、磷等常見元素的化合物性質(zhì)進行如下研究．請按要求回答問題．
（1）甲同學(xué)用圖l所示裝置（部分夾持裝置略）探究NO與Na₂O₂的反應(yīng)．

查閱資料：
2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
6NaNO₂+3H₂SO₄═3Na₂SO₄+2HNO₃+4NO↑+2H₂O
酸性條件下，NO或NO₂^-都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn^2-
①A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O．B中觀察到的主要現(xiàn)象是銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{色，有無色氣泡產(chǎn)生，F(xiàn)裝置的作用是吸收未反應(yīng)的NO．
②在反應(yīng)前，打開彈簧夾，通入一段時間N₂，目的是將裝置中的空氣排凈．
③充分反應(yīng)后，檢驗D裝置中發(fā)生反應(yīng)的實驗是取D裝置中是產(chǎn)物少許于試管中，加稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物為亞硝酸鈉．
（2）乙同學(xué)查閱有關(guān)弱酸的電離平衡常數(shù)：

化學(xué)式	CH3COOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數(shù)（25℃）	1.8×108	4.9×10-10	K1=4.3×10-7 K1=5.6×10-11

則該溫度下相同pH的a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序為a＞d＞b＞c（填編號）．
（3）磷酸（H₃PO₄）為一種三元酸，其在水溶液中各種存在形式物質(zhì)的量分數(shù)（δ） 隨pH的變化曲線如圖2：
①Na₃PO₄溶液中，C（Na⁺）/c（PO₄^3-）＞3（填“＞”“=”或“＜”）．向Na₃PO₄，溶液中滴入稀鹽酸后，pH從10降低到5的過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為HPO₄^2-+H⁺=H₂PO₄^-．
②由圖推斷NaH₂PO₄溶液中各種微粒濃度關(guān)系是AD．（填選項字母）
A．c（Na^-）＞c（H₂PO₄^-）＞c（H⁺）＞c（HPO₄^2-）＞c（H₃PO₄）
B．c（Na⁺）＞c（H₂PO₄^-）＞c（OH^-）＞c（H₃PO₄）＞c（HPO₄^2-）
C．c（H^-）+c（Na^-）=c（OH）+c（H₂PO₄^-）+2c（HPO₄^2-）+3c（PO₄^3-）+c（H₃PO₄）
D．c（Na⁺）=c（H₂PO₄^-）+c（HPO₄^2-）+c（PO₄^3-）+c（H₃PO₄）
③假設(shè)在25℃時測得0.1mol•L^-1Na₃PO₄溶液的pH=12，近似計算出Na₃PO₄第一步水解的水解常數(shù)（用K_h表示） K_h=1.1×10 ^-3mol•L^-1（忽略Na₃PO₄第二、第三步水解，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）①Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水；B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水；NO屬于有毒氣體，要進行尾氣處理；
②裝置中空氣能與NO反應(yīng)，實驗前要排盡；
③根據(jù)題中信息可知，D裝置中產(chǎn)物為NaNO₂，NaNO₂與硫酸反應(yīng)會生成NO；
（2）弱酸的電離平衡常數(shù)越大，酸性越強，反之酸性越弱，酸性越弱，對應(yīng)鈉鹽中酸根離子水解程度越大；
（3）①磷酸鈉中鈉離子不水解、磷酸根離子水解；向Na₃PO₄溶液中滴入稀鹽酸后，pH從10降低到5的過程中HPO₄^2-濃度減小、H₂PO₄^- 濃度增大；
②NaH₂PO₄溶液鈉離子不水解、H₂PO₄^- 水解和電離，溶液呈酸性，溶液中存在電荷守恒和物料守恒；
③Kh═$\frac{c（HP{{O}_{4}}^{2-}）．c（O{H}^{-}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$．

解答 解：（1）①Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，其反應(yīng)的方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O；B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，所以溶液變藍色，同時生成無色氣體；NO能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺，則F裝置的作用是吸收未反應(yīng)的NO；
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O；銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{色，有無色氣泡產(chǎn)生；吸收未反應(yīng)的NO；
②裝置中空氣能與NO反應(yīng)，實驗前要排盡，通入氮氣能起到該作用，即將裝置中的空氣排凈；
故答案為：將裝置中的空氣排凈；
③根據(jù)題中信息可知，D裝置中產(chǎn)物為NaNO₂，NaNO₂與硫酸反應(yīng)會生成NO，要檢驗NaNO₂，先取D裝置中是產(chǎn)物少許于試管中，然后加稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物為亞硝酸鈉；
故答案為：取D裝置中是產(chǎn)物少許于試管中，加稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物為亞硝酸鈉；
（2）弱酸的電離平衡常數(shù)越大，酸性越強，反之酸性越弱，酸性越弱，對應(yīng)鈉鹽中酸根離子水解程度越大，pH相同時，鹽的水解程度越大，其濃度越小，則濃度：CH₃COONa＞NaHCO₃＞NaCN＞Na₂CO₃，則a＞d＞b＞c；
故答案為：a＞d＞b＞c；
（3）①磷酸鈉中鈉離子不水解、磷酸根離子水解，所以$\frac{c（N{a}^{+}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$＞3；向Na₃PO₄溶液中滴入稀鹽酸后，pH從10降低到5的過程中HPO₄^2-濃度減小、H₂PO₄^- 濃度增大，所以發(fā)生的反應(yīng)為 HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-，
故答案為：＞；HPO₄^2-+H⁺═H₂PO₄^-；
②A、鈉離子不水解，濃度最大，H₂PO₄^-電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，電離程度和水解程度都較小，所以溶液中存在C（Na⁺）＞C（H₂PO₄^-）＞C（H⁺）＞C（HPO₄^2-）＞C（H₃PO₄），故A正確；
B、H₂PO₄^-電離程度大于水解程度，所以C（HPO₄^2-）＞C（H₃PO₄），故B錯誤；
C、溶液中存在電荷守恒C（H⁺）+C（Na⁺）=C（OH^-）+C（H₂PO₄^-）+2C（HPO₄^2-）+3C（PO₄^3-），故C錯誤；
D、溶液中存在物料守恒C（Na⁺）=C（H₂PO₄^-）+C（HPO₄^2-）+C（PO₄^3-）+C（H₃PO₄），故D正確；
故選AD；
③PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-
起始濃度（mol•L^-1）：0.1          0       0
變化濃度（mol•L^-1）：0.01        0.01     0.01
平衡濃度（mol•L^-1）：0.09        0.01     0.01
Kh═$\frac{c（HP{{O}_{4}}^{2-}）．c（O{H}^{-}）}{c（P{{O}_{4}}^{3-}）}$=$\frac{0.01×0.01}{0.09}$=1.1×10 ^-3mol•L^-1 ，
故答案為：1.1×10^-3．

點評 本題考查了性質(zhì)方案設(shè)計、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解，根據(jù)溶液中的溶質(zhì)及其溶液酸堿性來分析解答，根據(jù)電荷守恒、物料守恒確定離子濃度大小，難點是水解平衡常數(shù)的計算，利用三段式法解答，題目難度中等．