Question

含氮化合物在生活、生产和科技等方面有重要的应用。

⑴已知298 K时，亚硝酸(HNO₂)的电离平衡常数Ka=5.1×10^-4，H₂CO₃的电离平衡常数 K_a1=4.2×10^-7、K_a2=5.61×10^-11。

① NaNO₂溶液呈____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_________(用离子方程式表示)。

②向含有1 mol碳酸钠的溶液中加入1 mol HNO₂后，溶液中c(CO₃^2-)、c(HCO₃^-)、c(NO₂^-)由大到小的顺序为________________。

(2)电化学催化净化NO是处理含氮化合物的一种新方法，原理如图所示，固体电解质起到传导O^2-的作用。b极为电源的_____(填“正极”或“负极”)，通入NO的电极上的电极反应式为______。

⑶N₂O₅是绿色硝化剂，能溶于水生成硝酸。常温下，向0.1 mol·L^-1的氨水中加入少量N₂O₅，使溶液中c(NH₃•H₂O)：c(NH₄⁺)=5 : 9，此时溶液中 c(NH₄⁺)+c(H⁺) — c(NO₃^-)=_____。 (25℃时，NH₃•H₂O的电离常数K_b=1.8×10^-5)

Answer

碱性 NO2-+H2O=HNO2+OH- c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-) 正极 2NO+4e-=N2+2O2- 1.0×10-5 mol·L-1

【解析】⑴①根据亚硝酸(HNO2)的电离平衡常数Ka=5.1×10-4，亚硝酸为弱酸，NaNO2溶液水解显碱性，故答案为：碱性；NO2-+H2O=HNO2+OH-；

②由亚硝酸的电离平衡常数Ki=5.1×10 -4，H2CO₃的Ki1=4.2×10-7，Ki2=5.61×10-11，向含有1 mol碳酸钠的溶液中加入1 mol HNO2后，生成亚硝酸钠和碳酸氢钠，水解程度大小顺序为HCO3-＞NO2-，碳酸氢钠溶液显碱性，电离程度小于水解程度，所以溶液中CO32-离子、HCO3-离子和NO2-离子的浓度大小关系为c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-)，故答案为：c(NO2-)>c(HCO3-)>c(CO32-)；

(2)反应原理是利用电解吸收NO生成氮气，氮元素化合价+2价变化为0价，发生还原反应，在电解池的阴极发生还原反应，则a为外接电源的负极，b极为外接电源的正极，固体电解质起到传导作用的是O2-，通入NO的电极反应式为2NO+4e-=N2+2O2-，故答案为：正；2NO+4e-=N2+2O2-；

⑶N2O5能溶于水生成硝酸。向0.1 mol·L-1的氨水中加入少量N2O5，氨气与硝酸反应生成硝酸铵，溶液中c(NH3•H2O)：c(NH4+)=5 : 9，即c(NH4+)= mol/L ，c(NH3•H2O)= mol/L ，根据NH3•H2O的电离常数Kb=1.8×10-5，有Kb=1.8×10-5= =，解得c(OH-)=1.0×10-5 mol/L，根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+) — c(NO3-)= c(OH-)=1.0×10-5 mol/L，故答案为：1.0×10-5 mol/L。