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。

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：，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________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，則該反應的平衡常數表達式Kp=________，如果，求a點的平衡常數Kp=______（結果保留3位有效數字，分壓=總壓×物質的量分數）。

③為探究速率與濃度的關系，該實驗中，根據相關實驗數據，粗略繪制了2條速率—濃度關系曲線：

和則：與曲線相對應的是圖中曲線_________（填“甲”或“乙”）。當降低反應體系的溫度，反應一段時間后，重新達到平衡，和相應的平衡點分別為________（填字母）。

(3)①甲池工作時，NO2轉變成綠色硝化劑可循環使用，則石墨Ⅱ附近發生的電極反應式__________________________________________________。

②若用10A的電流電解60min，乙中陰極得到，則該電解池的電解效率為_________%。（保留小數點后一位。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質量與通過相同電量時理論上應沉積的金屬質量之比叫電解效率。法拉第常數為）

(4)已知為三元酸，，，。則水溶液呈______________（填“酸”、“中”、“堿”）性，試通過計算說明判斷理由_______________________________________。

Answer 1

【答案】 < 21.2(MPa)-1 乙 D、H 80.4 堿 的水解平衡常數，的水解程度大于電離程度，故而顯堿性

【解析】

(1 )對已知熱化學方程式編號,依據已知的熱化學方程式利用蓋斯定律運算CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g) +CO2(g)+2H2O(g)，然后根據關系式得到平衡常數的關系進行分析；

(2)①對于氣相反應用某組分(B)的平衡壓強p (B)代替物質的量濃度c (B)也可表示平衡常數(記作K。) , 平衡常數等于生成物平衡分壓冪次方乘積除以反應物平衡分壓冪次方乘積得到，結合化學平衡3 段式列式計算，設體積為1L , a點NO轉化率為70%，據此計算；
②由三段式得的物質的物質的量分數，帶入公式計算可得；

③NO是反應物， CO2是生成物，隨反應進行，NO濃度威小， CO2濃度增大，降低反應體系的溫度, V正~ c(NO)和v逆~cCO2均減小，該反應為放熱反應，平衡向正反應方向移動；
(3)由題給示意圖可知，甲電池工作時,通入二氧化氮的一極為燃料電池的負極；(4 )根據Na2HPO4的電離常數和水解常數的相對大小判斷Na2HPO4水溶液的酸喊性。

(1) ①=

②=

③=

由蓋斯定律得到② 2-①可得③，故對應的三個反應的平衡常數K1、K2、K3之間的關系為K3=；答案：；

(2)①由圖可知：NO的平衡轉化率與溫度升高逐漸減小，所以升高溫度平衡逆向移動，該反應為放熱反應， <0；

②根據圖象分析可知：

起始(mol) 1 1 0 0
轉化(mol) 0.7 0.7 0.35 0.7
平衡(mol) 0.3 0.3 0.35 0.7

平衡體總物質的量=0.3 mol +0.3 mol +0.35 mol +0.7 mol=1.65mol，因該反應的平衡常數的表達式Kp= ，若P1=1.65MPa ,用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓物質的量分數，則a點的平衡常數Kp= ≈21.2(MPa)-1，故答寶為：2.12; 答案： < ；；21.2；

③由反應可知：NO是反應物，CO2是生成物。隨反應進行，NO濃度減小， CO2濃度增大，則由圖可知，與曲線v正~ c(NO)相對應的是圖中曲線乙；降低反應體系的溫度v正 ~ c(NO)和v逆~ c(CO2)均減小，該反應為放熱反應，平衡向正反應方向移動， C(NO)減小、c(CO2)增大，則v正和v逆相應的平衡點分別為D和H，故答案為：乙；D、H；

(3)①由題給示意圖可知，甲電池工作時，通入二氧化氮的一極為燃料電池的負極，則石墨Ⅱ作正極得電子發生還原反應，反應的電極反應式。答案：；

②乙中陰極得到的物質的量為0.3mol，由于每反應產生1molAg，轉移1mol電子，則轉移的電量為Q=0.3mol96500C/mol=28950C，由于電流強度為10A，電解時間為60min，轉移的總電量Q總=10x60*60C=36000C，所以電解池的電解效率= 100%=80.4%；答案：80.4；

(4) HPO42-在水溶液中發生水解反應，水解平衡為HPO42- +H2O= H2PO4 -+OH-， 水解平衡常數Kh====1.610-7，，所以HPO42-的水解程度大于電高程度，故溶液顯堿性，故答案為：堿；的水解程度大于電離程度，故而顯堿性。