Question

2．氮的化合物在生产生活中广泛存在．
（1）处理生活污水中的NH₄⁺，过程如图1：

①根据较新的研究表明，将只含NO₂^-的污水与含NH₄⁺的污水按比例混合，直接转化为无毒气体，该气体为N₂．
②空气将NH₄⁺转变为NO₃^-或NO₂^-，溶液pH减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③完全处理含1mol NH₄⁺污水，则n（O₂）与n（CH₃OH）关系式为4n（O₂）=3+6n（CH₃OH）[用n（O₂）与n（CH₃OH）表示]．
（2）用焦炭还原NO₂的反应为：2NO₂（g）+2C（s ）?N₂（g）+2CO₂（g），在恒温条件下，1mol NO₂和足量C发生该反应，测得平衡时NO₂和CO₂的物质的量浓度与平衡总压的关系如图2所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：K_c（A）=K_c（B） （填“＞”、“＜”或“﹦”）．
②A、B、C三点中NO₂的转化率最高的是A（填“A”或“B”或“C”）点．
③计算C点时该反应的压强平衡常数K_p（C）=2MPa（K_p是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．

Answer 1

分析 （1）①NO₂^-的污水与含NH₄⁺的污水按比例混合，转化的无毒气体是氮气；
②根据空气将NH₄⁺转变为NO₃^-或NO₂^-的反应为：NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O，酸性增强；
③根据得失电子守恒计算；
（2）①根据化学平衡常数与温度有关，温度不变，k不变；
②该反应是个气体体积减小的反应，压强增大，反应逆向移动；
③C点时NO₂和CO₂浓度相等，三段式计算C点各物质的物质的量，再根据分压计算K_p（C）．

解答 解：（1）①NO₂^-的污水与含NH₄⁺的污水按比例混合，转化的无毒气体是氮气；
故答案为：N₂；   
②空气将NH₄⁺转变为NO₃^-或NO₂^-的反应为：NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O，酸性增强，PH减小；
故答案为：减小；
 ③全处理含1mol NH₄⁺污水，整个过程铵根离子、甲醇是还原剂，只有氧气是氧化剂，氧气得到的电子为4n（O₂）mol，1molNH₄⁺失电子为3mol，甲醇失电子为6n（CH₃OH），根据得失电子守恒则：4n（O₂）=3+6n（CH₃OH）；
故答案为：4 n（O₂）=3+6n（CH₃OH）；
（2）①A、B两点温度相等，所以化学平衡常数相等；
故答案为：=；
  ②由方程式可知反应气体体积减小，增大压强，平衡逆向移动，NO₂的转化率降低，A、B、CA点压强最小，所以转化率最高；
故答案为：A； 
 ③设生成二氧化碳2x mol，列三段式：
                      2NO₂（g）+2C（s ）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始物质的量：1                                  0             0
转化物质的量：2x                                x             2x
平衡物质的量：1-2x                             x             2x
C点时NO₂和CO₂浓度相等，则1-2x=2x，解得：x=0.25，因，C点时NO₂和CO₂浓度相等，则NO₂和CO₂的分压也相等，即K_p（NO₂）=K_p（CO₂），K_p（C）=$\frac{K{p}^{2}（C{O}_{2}）•Kp（{N}_{2}）}{K{p}^{2}（N{O}_{2}）}$=K_p（N₂）=10MPa×$\frac{0.25}{0.5+0.25+0.5}$=2MPa；
故答案为：2 MPa．

点评 本题考查了氧化还原反应、化学平衡的相关原理和计算，要求学生基础扎实，综合性强，题目难度大，读懂信息是关键．