Question

氮元素的化合物在工農業以及國防科技中用途廣泛，但也會對環境造成污染，如地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環境問題。
完成下列填空：
（1）某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO₃(aq)反應探究脫氮原理。實驗前
①用0.1mol·L^-1H₂SO₄(aq)洗滌Fe粉，其目的是                        ，然后用蒸餾水洗滌至中性；
②將KNO₃(aq)的pH調至2.5；
③為防止空氣中的        （寫化學式）對脫氮的影響，應向KNO₃溶液中通入N₂。
（2）用足量Fe粉還原上述KNO₃(aq)過程中，反應物與生成物的離子濃度、pH隨時間的變化關系如圖所示。請根據圖中信息寫出t₁時刻前該反應的離子方程式：                                   。

（3）神舟載人飛船的火箭推進器中常用肼（N₂H₄）作燃料。NH₃與NaClO反應可得到肼（N₂H₄），該反應中被氧化與被還原的元素的原子個數之比為                。如果反應中有5mol電子發生轉移，可得到肼         g。
（4）常溫下向25mL 0.01mol/L稀鹽酸中緩緩通入5.6 mL NH₃（標準狀況，溶液體積變化忽略不計），反應后溶液中離子濃度由大到小的順序是                     。在通入NH₃的過程中溶液的導電能力            （填寫“變大”、“變小”或“幾乎不變”）。
（5）向上述溶液中繼續通入NH₃，該過程中離子濃度大小關系可能正確的是      （選填編號）。
a．c(Cl^-)=c(NH₄⁺)＞c(H⁺)=c(OH^-)       b．c(Cl^-)＞c(NH₄⁺)=c(H⁺)＞c(OH^-)
c．c(NH₄⁺)＞c(OH^-)＞c(Cl^-)＞c(H⁺)     d．c(OH^-)＞c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＞c(Cl^-)
（6）常溫下向25mL含HCl 0.01mol的溶液中滴加氨水至過量，該過程中水的電離平衡                                 （填寫電離平衡移動情況）。當滴加氨水到25mL時，測得溶液中水的電離度最大，則氨水的濃度為                  mol·L^-1。

Answer 1

（1）去除鐵粉表面的氧化物等雜質 （1分）、 O₂（1分）
（2）4Fe+NO₃^—+10H⁺→4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O（2分，物質正確寫全1分，配平1分）
（3）2:1（1分）、80（1分）
（4）c(Cl^-)＞c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＞c(OH^-)（1分）、幾乎不變（1分）。
（5）ac（2分，每個1分）
（6）先正向移動，后逆向移動（1分）、0.4mol/L（1分）。

試題分析：（1）某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO₃(aq)反應探究脫氮原理。實驗前①用H₂SO₄(aq)洗滌Fe粉，其目的是去除鐵粉表面的氧化物等雜質如鐵銹。③由于二價鐵離子易被空氣中的氧氣氧化會對脫氮的影響，應向KNO₃溶液中通入N₂可以進行隔絕。
（2）由圖中信息可以看出氫離子濃度減小，硝酸根濃度減小，二價鐵離子濃度增大，銨根離子濃度增大，可以確定出反應物和生成物，并運用氧化還原反應原理得出t₁時刻前該反應的離子方程式：4Fe+NO₃^—+10H⁺→4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O。
（3）根據得失電子數相等，NH₃-_---N₂H₄與NaClO---Cl-，該反應中被氧化（N）與被還原的元素的原子(Cl)個數之比為2:1。如果反應中有5mol電子發生轉移時生成肼2.5mol，質量為80g。
（4）25mL 0.01mol/L稀鹽酸物質的量是0.00025mol，5.6 mL NH₃（標準狀況）物質的量為0.00025mol，反應后恰好生成氯化銨，水解后呈酸性，其溶液中離子濃度由大到小的順序是c(Cl^-) ＞c(NH₄⁺) ＞c(H⁺)＞ c(OH^-) 。在通入NH₃的過程中由于生成了一水合氨是弱電解質，產生的離子很小，溶液的導電能力幾乎不變。
（5）向上述溶液中繼續通入NH₃，溶質為氯化銨和一水合氨，過程中溶液會呈中性，最終溶液呈堿性，所以該過程中離子濃度大小關系可能正確的是 a．c(Cl^-)=c(NH₄⁺)＞c(H⁺)=c(OH^-) 呈中性；c．c(NH₄⁺)＞c(OH^-)＞c(Cl^-)＞c(H⁺)呈堿性；
（6）常溫下向25mL含HCl 0.01mol的溶液中滴加氨水時生成了銨根離子降低了溶液中的氫離子濃度此時平衡先正向移動，當鹽酸反應完后溶液呈堿性時又對水的電離起到了抑制作用，使水的電離平衡逆向移動。當滴加氨水到25mL時，測得溶液中水的電離度最大說明恰好生成了氯化銨此時氨氣的物質的量和氯化氫的物質的量相同都為0.01mol，則氨水的濃度為0.01/0.025=0.4mol/Lmol·L^-1。