Question

【題目】氮的氧化物處理和利用是環境科學研究的熱點。

Ⅰ.堿吸法。用燒堿溶液吸收NO、NO2制備亞硝酸鹽：2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH= NaNO3+NaNO2+H2O。已知：298K時，Ka(HNO2)=5×10-4。

(1)298K時，NaNO2的水解常數約為______________。

Ⅱ.電解法。工業上以石墨為電極，用硝酸銨稀溶液作電解質溶液電解NO獲得氮肥(在電解后溶液中通入適量氨氣)，其原理為8NO+7H2O+2NH35NH4NO3。

(2)陰極的電極反應式為_______________。

(3)陽極區電解質溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。

Ⅲ.化合法。亞硝酸酰氯(NOCl)是有機合成中的重要試劑，可用NO和Cl2反應得到，化學方程式為2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。

(4)氮氧化物與懸浮大氣中的海鹽粒子相互作用會生成NOCl，涉及的相關反應有：

	熱化學方程式	平衡常數
①	2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) △H1	K1
②	4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) △H2	K2
③	2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) △H3	K3

△H1、△H2、△H3之間的關系為_____________；K3=________(用含K1、K2的關系式表示)。

(5)在2L恒容容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)，在不同溫度下測得c(NOCl)與時間(t)的關系如圖所示。

①T2時反應0～10min內NOCl的平均反應速率v(NOCl)=______mol·L-1·min-1。

②T2時反應的平衡常數K為__________；NO的平衡轉化率α(NO)為_________。

③T2時向上述平衡體系中再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g)，則平衡______(填“向左”“向右”或“不”)移動。

(6)在密閉容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改變外界條件，Cl2的轉化率變化如圖所示。則該條件可能為____(填字母)。

A.升高溫度 B.增大壓強 C.增大起始投料比 D.增大催化劑接觸面

Answer 1

【答案】 2.0×10-11 NO+6H++5e-=NH4++H2O 減小 △H3=2△H1-△H2 K3=K12/K2 0.05 1/6.75 25% 向左 B

【解析】已知：298K時，Ka(HNO2)=5×10-4。

(1)298K時，NaNO2的水解的離子方程式為NO2-+H2O HNO2+OH-常數約為 = = Kw = =2.0×10-11

(2)陰極發生還原反應，電極反應式為NO+6H++5e-=NH4++H2O .

(3)陽極發生氧化反應，水電離的氫氧根放電，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，所以電解質溶液的pH減小。

(4)分析表中三個反應之間的關系，發現③=①2-②，所以△H1、△H2、△H3之間的關系為△H3=2△H1-△H2 ；

K3= = =K12/K2 。

(5)在2L恒容容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)：

2NO(g)+ Cl2(g) 2NOCl(g)

起始量(mol/L） 2 1 0

T2變化量(mol/L） 0.5 0.25 0.5

T2平衡量(mol/L） 1.5 0.75 0.5

①T2時反應0～10min內NOCl的平均反應速率

v(NOCl)= = 0.05mol·L-1·min-1。

②T2時反應的平衡常數K= = = 1/6.75；NO的平衡轉化率α(NO)= 100%=25%。

③T2時向上述平衡體系中再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g)，求出此時Qc=span> =0.45>1/6.75，所以則平衡向左移動。

(6)由上面圖像可知，T2先達平衡，所以T2>T1,升高溫度后生成物NOCl的平衡濃度減小，所以正反應是氣體體積減小的放熱反應。在密閉容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改變外界條件，Cl2的轉化率隨橫坐標的增大而增大，說明改變的條件有利于正反應的發生，這個條件只能選B增大壓強。因為升高溫度平衡向逆反應方向移動，C增大投料比，氯氣的轉化率將減小，D增大催化劑的接觸面能同等程度增大正、逆反應的速率，但是平衡不發生移動。