Question

【題目】氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的重要原因。人們研究了諸多有關(guān)氮氧化物的性質(zhì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)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(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)，則K3=____________（用K1、K2表示）

（2）在恒容密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO和NO，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：

①則該反應(yīng)的△H ________0（填“﹤”“﹥”或“=”）。

②對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡分壓強(qiáng) p(B)代替物質(zhì)的量濃度 c(B) 也可表示平衡常數(shù)kp，如果p1 =1.65MPa，求a點(diǎn)的平衡常數(shù)kp =_________（MPa）1 (結(jié)果保留 3 位有效數(shù)字，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

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

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

②工作時(shí)，在相同條件下，甲池內(nèi)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(duì)大小，說(shuō)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(shè)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(fā)現(xiàn)溫度越高，NO的平衡轉(zhuǎn)化率越小，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)放熱，即該反應(yīng)的△H<0；

②假設(shè)反應(yīng)前投入CO和NO的濃度2amol，可列出

平衡時(shí)，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，NO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，二氧化碳的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，則；

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

①石墨I附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為NO2+NO3—-e-=N2O5，乙池中氫離子放電，導(dǎo)致pH增大；

②因?yàn)槭�墨Ⅰ為�?fù)極,原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng),根據(jù)得失電子守恒計(jì)算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4mol電子,轉(zhuǎn)變成,轉(zhuǎn)移4mol電子,相同狀況下氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比,故和的體積比為1:4；

（4）Na2HPO4的水解常數(shù)，HPO42-的電離平衡常數(shù)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。