Question

【题目】氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。人们研究了诸多有关氮氧化物的性质，请回答下列问题：

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原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依次为三个反应的平衡常数，则K3=____________（用K1、K2表示）

（2）在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在一定条件下发生反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：

①则该反应的△H ________0（填“﹤”“﹥”或“=”）。

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压强 p(B)代替物质的量浓度 c(B) 也可表示平衡常数kp，如果p1 =1.65MPa，求a点的平衡常数kp =_________（MPa）1 (结果保留 3 位有效数字，分压=总压×物质的量分数)。

（3）利用电化学原理，将NO2、O2和熔融的KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O72的废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O。

①甲电池工作时，Y是气体，可循环使用。则石墨I附近发生的电极反应式为________。乙池中的pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。

②工作时，在相同条件下，甲池内消耗的O2和NO2的体积比为____________。

（4）已知H3PO4为三元酸，Ka1=7.0×103mol·L1，Ka2=6.2×108 mol·L1，Ka3=4.5×1013mol·L 1。则 Na2HPO4水溶液呈________（填“酸”、“中”、“碱”）性，用Ka与Kh的相对大小，说明判断理由_____。

Answer 1

【答案】 ﹤ 21.2（MPa）-1 NO2+NO3—-e-=N2O5 变大 1:4 碱 Kh=KW/Ka2=1.6×10-7mol-1>Ka3，HPO42-的水解程度大于电离程度，故而显碱性

【解析】

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

（2）①选取任意一条等压线，发现温度越高，NO的平衡转化率越小，即升高温度，平衡逆向移动，故正反应放热，即该反应的△H<0；

②假设反应前投入CO和NO的浓度2amol，可列出

平衡时，CO的物质的量分数为，NO的物质的量分数为，氮气的物质的量分数为，二氧化碳的物质的量分数为，则；

（3）Y为N2O5，石墨I为原电池的负极，石墨II为原电池的正极，则Fe（I）为电解池的阳极，Fe（II）为电解池的阴极；

①石墨I附近发生的电极反应式为NO2+NO3—-e-=N2O5，乙池中氢离子放电，导致pH增大；

②因为石墨Ⅰ为负极,原电池中阴离子向负极移动,根据得失电子守恒计算反应中转移4mol电子,转变成,转移4mol电子,相同状况下气体的体积比等于物质的量之比,故和的体积比为1:4；

（4）Na2HPO4的水解常数，HPO42-的电离平衡常数为Ka3=4.5×1013mol·L 1，即HPO42-的水解程度大于其电离程度，因而pH<7。