Question

18．（1）X是短周期中原子半徑最小的元素，X、Y組成的氣體甲能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
①Y的原子結(jié)構(gòu)示意圖是．
②寫(xiě)出向硝酸鋁溶液中通入過(guò)量氣體甲的反應(yīng)的離子方程式Al³⁺+3NH₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（2）用硝酸鋁溶液（加入分散劑）制備納米氧化鋁粉體的一種工藝流程如圖1．

已知：①（CH₂）₆N₄水溶液顯堿性．
②K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33；溶液中離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1時(shí)，可認(rèn)為這種離子在溶液中不存在
①凝膠中含有的硝酸鹽除硝酸鋁外還有硝酸銨．
②0.1mol•L^-1上述硝酸鹽溶液中，所含離子濃度由大到小的順序是c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（3）（圖2）鎳氫電池（NiMH）正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金，該電池在充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是：Ni（OH）₂+M═NiOOH+MH
①放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
②充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Ni（OH）₂+OH^--e^-═NiOOH+H₂O．
③利用鎳氫電池電解50mL l.00mol/L食鹽水，電解一段時(shí)間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的X₂氣體1.12L（設(shè)電解后溶液體積不變）．則電解后溶液的pH=14，陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.84L．

Answer 1

分析 （1）X是短周期中原子半徑最小的元素，則X為H元素；X、Y組成的氣體甲能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則Y為N元素，甲為NH₃；
（2）硝酸鋁加入（CH₂）₆N₄水溶液充分?jǐn)嚢瑁�調(diào)節(jié)溶液pH=3.95時(shí)可生成氫氧化鋁膠體，水浴加熱生成氫氧化鋁凝膠，冷卻、干燥后煅燒可得納米氧化鋁．
①（CH₂）₆N₄水溶液顯堿性，-3價(jià)的N元素結(jié)合氫離子，+2價(jià)的CH₂基團(tuán)結(jié)合氫氧根離子，水解方程式為：（CH₂）₆N₄+10H₂O?6HCHO+4NH₄⁺+4OH^-，溶液中會(huì)存在硝酸銨；
②硝酸銨溶液中NH₄⁺離子水解，溶液呈酸性；
（3）充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是：Ni（OH）₂+M═NiOOH+MH，屬于電解過(guò)程．
①放電時(shí)過(guò)程屬于原電池，放電過(guò)程總反應(yīng)式為：NiOOH+MH=Ni（OH）₂+M，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣失去電子，堿性條件下生成水；
②充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni（OH）₂失去電子生成NiOOH，由電荷守恒，有氫氧根離子參與反應(yīng)，同時(shí)有水生成；
③石墨為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，X₂氣體為氫氣，陰極只有氫離子放電，陽(yáng)極首先是氯離子放電生成氯氣，氯離子放電完畢，氫氧根離子放電生成氧氣，氫氣物質(zhì)的量為0.05mol，氯化鈉為0.05mol，NaCl不足，陽(yáng)極有氧氣生成，最終為NaOH溶液，根據(jù)鈉離子守恒計(jì)算NaOH濃度，進(jìn)而計(jì)算溶液pH；根據(jù)氯原子守恒計(jì)算氯氣物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算氧氣物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算陽(yáng)極得到氣體體積．

解答 解：（1）X是短周期中原子半徑最小的元素，則X為H元素；X、Y組成的氣體甲能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則Y為N元素，甲為NH₃．
①Y為N元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖是：，故答案為：；
②向硝酸鋁溶液中通入過(guò)量氨氣的反應(yīng)的離子方程式：Al³⁺+3NH₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）硝酸鋁加入（CH₂）₆N₄水溶液充分?jǐn)嚢�，調(diào)節(jié)溶液pH=3.95時(shí)可生成氫氧化鋁膠體，水浴加熱生成氫氧化鋁凝膠，冷卻、干燥后煅燒可得納米氧化鋁．
①（CH₂）₆N₄水溶液顯堿性，-3價(jià)的N元素結(jié)合氫離子，+2價(jià)的CH₂基團(tuán)結(jié)合氫氧根離子，水解方程式為：（CH₂）₆N₄+10H₂O?6HCHO+4NH₄⁺+4OH^-，溶液中會(huì)存在硝酸銨，
故答案為：硝酸銨；
②硝酸銨溶液中NH₄⁺離子水解，溶液呈酸性，溶液中離子濃度大小為：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（3）充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是：Ni（OH）₂+M═NiOOH+MH，屬于電解過(guò)程．
①放電時(shí)過(guò)程屬于原電池，放電過(guò)程總反應(yīng)式為：NiOOH+MH=Ni（OH）₂+M，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣失去電子，堿性條件下生成水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
②充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni（OH）₂失去電子生成NiOOH，由電荷守恒，有氫氧根離子參與反應(yīng)，同時(shí)有水生成，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：Ni（OH）₂+OH^--e^-═NiOOH+H₂O，
故答案為：Ni（OH）₂+OH^--e^-═NiOOH+H₂O；
③石墨為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，X₂氣體為氫氣，陰極只有氫離子放電，陽(yáng)極首先是氯離子放電生成氯氣，氯離子放電完畢，氫氧根離子放電生成氧氣，氫氣物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，轉(zhuǎn)移電子為0.05mol×2=0.1mol，氯化鈉為0.05L×1mol/L=0.05mol，氯離子完全放電轉(zhuǎn)移電子為0.05mol，故NaCl不足，陽(yáng)極有氧氣生成，最終為NaOH溶液，根據(jù)鈉離子守恒c（OH^-）=c（NaOH）=c（NaCl）=1mol/L，故溶液中c（H⁺）=10^-14mol/L，則溶液pH=-lg10^-14=14，
生成氯氣為$\frac{0.05mol}{2}$=0.025mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，生成氧氣物質(zhì)的量為$\frac{0.1mol-0.05mol}{4}$=0.0125mol，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為Cl₂和O₂，總體積V=（0.025+0.0125）mol×22.4L/mol=0.84L，
故答案為：14；0.84．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、鹽類水解、原電池與電解原理等，屬于拼合型題目，（2）中注意對(duì)水解反應(yīng)的理解判斷發(fā)生的反應(yīng)，（3）中注意根據(jù)守恒法進(jìn)行計(jì)算，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．