Question

【題目】氮氧化物是形成光化學煙霧和酸雨的重要原因。人們研究了諸多有關氮氧化物的性質，請回答下列問題：

（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) K1

CH4 (g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g) K2

CH4 (g)+4NO(g) = 2N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g) K3

K1、K2、K3依次為三個反應的平衡常數，則K3=____________（用K1、K2表示）

（2）在恒容密閉容器中通入等物質的量的CO和NO，在一定條件下發生反應：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，測得NO的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖所示：

①則該反應的△H ________0（填“﹤”“﹥”或“=”）。

②對于氣相反應，用某組分(B)的平衡分壓強 p(B)代替物質的量濃度 c(B) 也可表示平衡常數kp，如果p1 =1.65MPa，求a點的平衡常數kp =_________（MPa）1 (結果保留 3 位有效數字，分壓=總壓×物質的量分數)。

（3）利用電化學原理，將NO2、O2和熔融的KNO3制成燃料電池，模擬工業電解法來處理含Cr2O72的廢水，如圖所示；電解過程中溶液發生反應：Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O。

①甲電池工作時，Y是氣體，可循環使用。則石墨I附近發生的電極反應式為________。乙池中的pH________（填“變大”“變小”或“不變”）。

②工作時，在相同條件下，甲池內消耗的O2和NO2的體積比為____________。

（4）已知H3PO4為三元酸，Ka1=7.0×103mol·L1，Ka2=6.2×108 mol·L1，Ka3=4.5×1013mol·L 1。則 Na2HPO4水溶液呈________（填“酸”、“中”、“堿”）性，用Ka與Kh的相對大小，說明判斷理由_____。

Answer 1

【答案】 ﹤ 21.2（MPa）-1 NO2+NO3—-e-=N2O5 變大 1:4 堿 Kh=KW/Ka2=1.6×10-7mol-1>Ka3，HPO42-的水解程度大于電離程度，故而顯堿性

【解析】

（1）設CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)為①式，CH4 (g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)為②式，CH4 (g)+4NO(g) = 2N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)為③式，可知③=②×2-①，故；

（2）①選取任意一條等壓線，發現溫度越高，NO的平衡轉化率越小，即升高溫度，平衡逆向移動，故正反應放熱，即該反應的△H<0；

②假設反應前投入CO和NO的濃度2amol，可列出

平衡時，CO的物質的量分數為，NO的物質的量分數為，氮氣的物質的量分數為，二氧化碳的物質的量分數為，則；

（3）Y為N2O5，石墨I為原電池的負極，石墨II為原電池的正極，則Fe（I）為電解池的陽極，Fe（II）為電解池的陰極；

①石墨I附近發生的電極反應式為NO2+NO3—-e-=N2O5，乙池中氫離子放電，導致pH增大；

②因為石墨Ⅰ為負極,原電池中陰離子向負極移動,根據得失電子守恒計算反應中轉移4mol電子,轉變成,轉移4mol電子,相同狀況下氣體的體積比等于物質的量之比,故和的體積比為1:4；

（4）Na2HPO4的水解常數，HPO42-的電離平衡常數為Ka3=4.5×1013mol·L 1，即HPO42-的水解程度大于其電離程度，因而pH<7。