Question

NCl₃可用于漂白，也可用于柠檬等水果的熏蒸处理。已知：NCl₃熔点为-40℃，沸点为70℃，95℃以上易爆炸，有刺激性气味，可与水反应。实验室中可用氯气和氨气反应制取NCl₃，反应方程式为4NH₃+3C1₂===NCl₃+3NH₄Cl。某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置(NH₄Cl的分解温度为300℃左右)。

回答下列问题：

（1）写出装置F中的烧瓶内发生反应的离子方程式：___________________________。

（2）E中的试剂为__________________。

（3）导管G末端应连接的装置为下图中的___________(填选项字母)。

（4）NCl₃遇水可发生水解反应生成两种物质，其中一种是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，写出NCl₃水解的化学方程式：_______________。

（5）已知C中生成的NH₄Cl溶解在NCl₃中，欲将二者分离可采取的操作方法为_____________________。

（6）NH₄Al(SO₄)₂也可用于自来水的净化。

①NH₄Al(SO₄)₂溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。

②向NH₄Al(SO₄)₂溶液中滴加氨水至溶液呈中性，在此过程中水的电离程度_________(填“增大”“减小”或“不变”)。

③常温下，将a mol NH₄Al(SO₄)₂：加入到b L c mol／L的氨水中，所得溶液呈中性，此时溶液中c(Al³⁺)≈0 mol／L，计算该温度下NH₃·H₂O的电离常数___________(用含字母的代数式表示，忽略溶液体积变化)。

Answer

（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑ （2）饱和食盐水 （3）c

（4）NCl3＋3H2O＝NH3↑＋3HClO （5）在低于95℃条件下，水浴加热蒸馏（收集70℃馏分）

（6）①c(SO42－)＞c(NH4＋)＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－) ②减小 ③

【解析】

试题分析：（1）根据装置图可判断，F装置是制取氯气的装置，因此烧瓶中发生反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。

（2）浓盐酸易挥发，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气等杂质，应该先用饱和食盐水除去氯化氢杂质，然后再除去水蒸气，因此E中盛有饱和食盐水。

（3）氯气有毒，需要尾气处理。氨气又极易溶于水，需要防止倒吸，根据装置图可知只有c既能吸收可能过量的氯气和氨气，又能防止水进入C装置。

（4）能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为NH3，根据原子守恒可知反应中还有次氯酸生成，反应的化学方程式为NCl3＋3H2O＝NH3↑＋3HClO。

（5）由于NH4Cl能在NCl3中溶解，而NCl3沸点比较低易挥发，因此采用蒸馏的方法。但由于高于95℃时NCl3易爆炸，因此采用水浴加热的方法进行蒸馏，且蒸馏时需要控制温度介于70～95℃之间。

（6）①由于一水合氨的碱性强于氢氧化铝，则铵根的水解程度小于铝离子的水解程度，二者水解均显酸性，因此硫酸铝铵溶液中离子浓度大小关系为c(SO42－)＞c(NH4＋)＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)。

②向NH4Al(SO4)2溶液中滴加氨水至溶液呈中性，由于氨水是弱碱，抑制水的电离，则在此过程中水的电离程度减小。

③a mol NH4Al(SO4)2加入到b L c mol／L的氨水中，所得溶液呈中性，铝离子与氨水发生反应，铝离子完全沉淀。根据电荷守恒2c(SO42－)+c(OH－)＝c(NH4＋)+c(H＋)＞可知c(NH4＋)＝2c(SO42－)＝。根据氮原子守恒可知amolNH4Al(SO4)2提供的N原子为amol，bL氨气提供的N原子为bcmol，因此混合溶液中以NH3·H2O形式存在的N原子为（a+bc-4a）mol＝（bc-3a）mol，混合溶液中c(NH3·H2O)＝，所以一水合氨的电离常数K＝＝。

考点：考查物质制备实验设计、电离平衡常数计算等