Question

12．含氮化合物是重要的化工原料．存在如下转化关系：

（1）工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏．
①氨气溶于水的过程中存在的平衡有（用离子方程式表示）NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-．
②向固体氧化钙中滴加浓氨水，可用于实验室制取少量氨气，简述原理氧化钙与水反应放热，生成氢氧化钙溶于水增大了OH^-离子浓度，氨水中的离子平衡向左移动，使氨气挥发出来．
（2）转化Ⅱ中发生的系列反应，在工业上可以用来制备硝酸，写出①中反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱．转化Ⅲ中部分反应如下：
NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl（饱和）═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
①转化Ⅲ中有NaHCO₃沉淀析出的原因是混合液中NaHCO₃的溶解度最小，溶液达过饱和时会有NaHCO₃晶体析出．
②欲测定某工业纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数，某同学设计方案如下：
准确称取10.00g样品，加入过量的盐酸，充分反应，蒸干、冷却后称量．反复加热、冷却、称量，直至所称量的固体质量几乎不变为止，此时所得固体的质量为10.99g．样品中碳酸钠的质量分数为95.4%．
（4）以氨作为燃料的固体氧化物（含有O^2-）燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点．工作原理如图2所示：
①固体氧化物作为电池工作的电解质，O^2-移向（填字母）A．
A．电极a        B．电极b
②该电池工作时，电极a上发生的电极反应为2NH₃+3O ^2--6e^-=N₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）①氨气溶于水与水反应生成一水合氨，一水合氨电离形成铵根和氢氧根离子，据此书写；
②根据氧化钙与水反应放热，促进氨水中的离子平衡向左移动，使氨气挥发出来；
（2）氨气发生催化氧化生成一氧化氮和水；
（3）①根据NaHCO₃的溶解度最小，溶液达过饱和时会有NaHCO₃晶体析出分析；
②根据Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O进行计算；
（4）根据无污染的特点可知反应为2NH₃+3O₂=N₂+6H₂O，通入氨气的一极为负极，阴离子向负极移动；负极发生氧化反应，氨气被氧化生成氮气．

解答 解：（1）①氨气溶于水与水反应生成一水合氨，一水合氨电离形成铵根和氢氧根离子，电离方程式为NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，故答案为：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
②向固体氧化钙中滴加浓氨水，因为氧化钙与水反应放热，促进氨水中的离子平衡向左移动，使氨气挥发出来，故答案为：氧化钙与水反应放热，生成氢氧化钙溶于水增大了OH^-离子浓度，氨水中的离子平衡向左移动，使氨气挥发出来；
（2）氨气发生催化氧化生成一氧化氮和水，方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）①因为NaHCO₃的溶解度最小，所以溶液达过饱和时会有NaHCO₃晶体析出，故答案为：混合液中NaHCO₃的溶解度最小，溶液达过饱和时会有NaHCO₃晶体析出；
②设10.00g样品中含碳酸钠为xg，则
    Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
      106        2×58.5
      x           10.99
所以$\frac{106}{x}$=$\frac{2×58.5}{10.99}$，解得x=9.96g，则样品中碳酸钠的质量分数为$\frac{9.96}{10}$×100%=99.6%，故答案为：99.6%；
（4）①通入氨气的一极为负极，阴离子向负极移动，即由电极b向电极a移动，故选：A；
②在a上发生的反应为负极反应，氨气被氧化生成氮气，电极方程式为2NH₃+3O ^2--6e^-=N₂+3H₂O，故答案为：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O．

点评 本题考查较为综合，涉及氨水的电离平衡，纯碱的制备原理以及电化学知识，综合考查学生的分析能力和计算能力，为高考高频考点和常见题型，难度中等，注意电极方程式的书写．