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(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)：，測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關(guān)系如圖所示：①則該反應(yīng)的________0（填“<”“>”或“=”）。

②對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡分壓強p（B）代替物質(zhì)的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)Kp，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式Kp=________，如果，求a點的平衡常數(shù)Kp=______（結(jié)果保留3位有效數(shù)字，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

③為探究速率與濃度的關(guān)系，該實驗中，根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，粗略繪制了2條速率—濃度關(guān)系曲線：

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

(3)①甲池工作時，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑可循環(huán)使用，則石墨Ⅱ附近發(fā)生的電極反應(yīng)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(shù)點后一位。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質(zhì)量與通過相同電量時理論上應(yīng)沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率。法拉第常數(shù)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(shù)，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(xué)方程式編號,依據(jù)已知的熱化學(xué)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(jù)關(guān)系式得到平衡常數(shù)的關(guān)系進行分析；

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

③NO是反應(yīng)物， CO2是生成物，隨反應(yīng)進行，NO濃度威小， CO2濃度增大，降低反應(yīng)體系的溫度, V正~ c(NO)和v逆~cCO2均減小，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)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(jù)Na2HPO4的電離常數(shù)和水解常數(shù)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(yīng)的三個反應(yīng)的平衡常數(shù)K1、K2、K3之間的關(guān)系為K3=；答案：；

(2)①由圖可知：NO的平衡轉(zhuǎn)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(yīng)為放熱反應(yīng)， <0；

②根據(jù)圖象分析可知：

起始(mol) 1 1 0 0
轉(zhuǎn)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(zhì)的量=0.3 mol +0.3 mol +0.35 mol +0.7 mol=1.65mol，因該反應(yīng)的平衡常數(shù)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(zhì)的量分數(shù)，則a點的平衡常數(shù)Kp= ≈21.2(MPa)-1，故答寶為：2.12; 答案： < ；；21.2；

③由反應(yīng)可知：NO是反應(yīng)物，CO2是生成物。隨反應(yīng)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(yīng)的是圖中曲線乙；降低反應(yīng)體系的溫度v正 ~ c(NO)和v逆~ c(CO2)均減小，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動， C(NO)減小、c(CO2)增大，則v正和v逆相應(yīng)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(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)的電極反應(yīng)式。答案：；

②乙中陰極得到的物質(zhì)的量為0.3mol，由于每反應(yīng)產(chǎn)生1molAg，轉(zhuǎn)移1mol電子，則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)生水解反應(yīng)，水解平衡為HPO42- +H2O= H2PO4 -+OH-， 水解平衡常數(shù)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。