Question

【题目】氮的氧化物处理和利用是环境科学研究的热点。

Ⅰ.碱吸法。用烧碱溶液吸收NO、NO2制备亚硝酸盐：2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH= NaNO3+NaNO2+H2O。已知：298K时，Ka(HNO2)=5×10-4。

(1)298K时，NaNO2的水解常数约为______________。

Ⅱ.电解法。工业上以石墨为电极，用硝酸铵稀溶液作电解质溶液电解NO获得氮肥(在电解后溶液中通入适量氨气)，其原理为8NO+7H2O+2NH35NH4NO3。

(2)阴极的电极反应式为_______________。

(3)阳极区电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅲ.化合法。亚硝酸酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可用NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。

(4)氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl，涉及的相关反应有：

	热化学方程式	平衡常数
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之间的关系为_____________；K3=________(用含K1、K2的关系式表示)。

(5)在2L恒容容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间(t)的关系如图所示。

①T2时反应0～10min内NOCl的平均反应速率v(NOCl)=______mol·L-1·min-1。

②T2时反应的平衡常数K为__________；NO的平衡转化率α(NO)为_________。

③T2时向上述平衡体系中再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g)，则平衡______(填“向左”“向右”或“不”)移动。

(6)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改变外界条件，Cl2的转化率变化如图所示。则该条件可能为____(填字母)。

A.升高温度 B.增大压强 C.增大起始投料比 D.增大催化剂接触面

Answer 1

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

【解析】已知：298K时，Ka(HNO2)=5×10-4。

(1)298K时，NaNO2的水解的离子方程式为NO2-+H2O HNO2+OH-常数约为 = = Kw = =2.0×10-11

(2)阴极发生还原反应，电极反应式为NO+6H++5e-=NH4++H2O .

(3)阳极发生氧化反应，水电离的氢氧根放电，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，所以电解质溶液的pH减小。

(4)分析表中三个反应之间的关系，发现③=①2-②，所以△H1、△H2、△H3之间的关系为△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变化量(mol/L） 0.5 0.25 0.5

T2平衡量(mol/L） 1.5 0.75 0.5

①T2时反应0～10min内NOCl的平均反应速率

v(NOCl)= = 0.05mol·L-1·min-1。

②T2时反应的平衡常数K= = = 1/6.75；NO的平衡转化率α(NO)= 100%=25%。

③T2时向上述平衡体系中再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g)，求出此时Qc=span> =0.45>1/6.75，所以则平衡向左移动。

(6)由上面图像可知，T2先达平衡，所以T2>T1,升高温度后生成物NOCl的平衡浓度减小，所以正反应是气体体积减小的放热反应。在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改变外界条件，Cl2的转化率随横坐标的增大而增大，说明改变的条件有利于正反应的发生，这个条件只能选B增大压强。因为升高温度平衡向逆反应方向移动，C增大投料比，氯气的转化率将减小，D增大催化剂的接触面能同等程度增大正、逆反应的速率，但是平衡不发生移动。