Question

4．某学习小组进行了如下课外活动，邀请你参与：
（1）研究水溶液中复分解型离子反应的发生条件，设计如下方案：

实验设计及操作	离子方程式
Ⅰ．向盛有2mlCuSO4溶液的试管里加入2mlNaOH溶液，观察现象	Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓
Ⅱ．向盛有2mL pH=1的HCl溶液的试管里慢慢滴入18mL（已足量）CH3COONH4溶液（查资料知CH3COONH4，溶液呈中性 ）震荡摇匀，测得pH≈3.7
Ⅲ向盛有2mLNaHCO3溶液的试管里加入2mL H2SO4溶液，观察现象	HCO${\;}_{3}^{-}$+H+═H2O+CO2↑
Ⅳ向盛有2mL 稀Na2SO4溶液的试管里加入2mL稀KCl溶液，观察无明显现象

①写出II实验中发生反应的离子方式：H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH．
②根据实验发现只要有气体、沉淀、弱电解质等物质生成，水溶液中复分解型离子反应就可以发生．
③经过小组同学积极思考、讨论交流发现在生成三类物质后，导致一个共同的结果，于是得出结论：溶液中复分解型的离子反应总是向着某些离子浓度减小 的方向进行（与溶液混合的瞬间相比）．
④小组同学进一步深入思考，发现上述问题其实质是化学反应进行的方向问题．请你结合化学反应原理的相关知识对③中的结论作出合理解释：当生成上述三类物质时，形成新的化学键而导致体系的焓减或生成气体而导致熵增，由化学反应进行的方向的焓判据和熵判据知，反应可发生．
（2）如何研究H₂SO₄、KC1、NaHSO₄、NaN0₃、Na₂C0₃、NH₄C1、NaOH的性质？设计方案为：将它们按照酸、碱、盐分类，然后分别溶于水得到溶液，进行实验，具体如下：
①根据方案进行分类时，经实验测得KC1、NaN0₃，溶液的pH=7；
H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄Cl溶液的pH＜7； 
Na₂C0₃、NaOH溶液的pH＞7．
由此有的同学按分类法思想把H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄Cl都划分为酸类，请你运用中学化学相关理论判断这样划分是否合理？并简要说明理由．不合理、硫酸氢钠和氯化铵都属于盐，前者电离产生的阳离子除了氢离子还有钠离子，后者是因为水解而显酸性．
②向NaHS0₄、NaN0₃的混合溶液中，滴加Na₂S溶液产生黄色沉淀和无色气体，写出反应的离子方程式：2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O．反应中若生成标准状况下的无色气体1.12L，则被氧化的物质为0.075mol，转移电子的物质的量为0.15mol．
③某同学在用H₂S0₄鉴别NaN0₃、Na₂C0₃、NaOH溶液时，Na₂C0₃很容易鉴别，但鉴别NaN0₃和NaOH时却陷入了困境．限用上述另外六种物质，请你设计一个现象明显的实验方案帮忙解决这一难题：

Answer 1

分析 （1）①如果二者不反应，混合后溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.002L}{（0.002+0.018）L}$=0.01mol/L，混合溶液pH=2，实际上溶液pH=3.7＞2，说明II实验中二者反应生成弱电解质醋酸；
②实验I中生成沉淀、实验II中生成弱电解质、实验3中生成气体和弱电解质；
③通过实验对比知，只要发生复分解反应，则离子浓度一定减小；
④当生成上述三类物质时，形成新的化学键而导致体系的焓减或生成气体而导致熵增；
（2）①在水溶液里电离出的阳离子全部是氢离子的化合物是酸，根据酸的定义判断是否属于酸；
②酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，能氧化硫离子生成S单质，同时生成NO；
该反应中被氧化的物质是Na₂S，根据转移电子相等计算被氧化的物质物质的量；
③氯化铵和碱反应生成氨气，硝酸钠和氯化铵不反应，据此分析解答．

解答 解：（1）①如果二者不反应，混合后溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.002L}{（0.002+0.018）L}$=0.01mol/L，混合溶液pH=2，实际上溶液pH=3.7＞2，说明II实验中二者反应生成弱电解质醋酸，离子方程式为H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH，故答案为：H⁺+CH₃COO^-=CH₃COOH；
②实验I中生成沉淀、实验II中生成弱电解质、实验3中生成气体和弱电解质，这三个实验都发生复分解反应，IV中不产生上述物质，所以不发生复分解反应，则复分解反应条件是生成气体、沉淀、弱电解质中的一个即可，故答案为：气体、沉淀、弱电解质；
③通过实验对比知，只要发生复分解反应，则离子浓度一定减小，所以离子反应总是向着离子浓度减小的方向进行，故答案为：离子浓度减小；
④当生成上述三类物质时，形成新的化学键而导致体系的焓减或生成气体而导致熵增，由化学反应进行的方向的焓判据和熵判据知，反应可发生，
故答案为：当生成上述三类物质时，形成新的化学键而导致体系的焓减或生成气体而导致熵增，由化学反应进行的方向的焓判据和熵判据知，反应可发生；
（2）①在水溶液里电离出的阳离子全部是氢离子的化合物是酸，氯化铵在水溶液中只电离出铵根离子和酸根离子，且氯化铵溶液呈酸性是因为水解导致的，硫酸氢钠在水溶液中电离出的阳离子还有钠离子，所以氯化铵和硫酸氢钠都是盐，
故答案为；不合理；硫酸氢钠和氯化铵都属于盐，前者电离产生的阳离子除了氢离子还有钠离子，后者是因为水解而显酸性；
②酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，能氧化硫离子生成S单质，同时生成NO，离子方程式为2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O；
该反应中被氧化的物质是Na₂S，根据转移电子相等得被氧化的物质物质的量=$\frac{\frac{1.12L}{22.4L}×3}{2}$=0.075mol，
转移电子物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$×3=0.15mol，
故答案为：2NO₃^-+3S^2-+8H⁺=2NO↑+3S↓+4H₂O；0.075；0.15；
③氯化铵和碱反应生成氨气，硝酸钠和氯化铵不反应，则其鉴别方法为：取两张待测液少许于试管中，分别加入氯化铵溶液并加热，有刺激性气味气体产生的为NaOH，另一种为硝酸钠，
答：取两张待测液少许于试管中，分别加入氯化铵溶液并加热，有刺激性气味气体产生的为NaOH，另一种为硝酸钠．

点评 本题考查物质检验和鉴别实验方案设计、离子反应条件探究等知识点，为高频考点，明确物质性质及其性质差异性、离子反应条件是解本题关键，侧重考查学生分析、实验探究及总结归纳、实验操作及设计能力，题目难度中等．