(三)化学原理综合应用1．次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性。

回答下列问题：(1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：____________________。

(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag＋还原为银单质，从而可用于化学镀银。

①H3PO2中，磷元素的化合价为__________。

②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为________________________(填化学式)。

③NaH2PO2是________(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显________(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。

(3)H3PO2的工业制法是将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与硫酸反应。

写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：________________________。

解析：(1)由于H 3PO2是一元中强酸，所以其电离方程式为H3PO2H＋＋H2PO－2。

(2)①根据化合物中正负化合价的代数和为0，H是＋1价，O是－2价，所以在H3PO2中P元素的化合价为＋1价；②根据题意结合电子守恒，原子守恒可知，氧化产物为H3PO4，还原产物是Ag；③根据元素的化合价及电离情况可知H3PO2的结构是，所以NaH2PO2是正盐；由于该盐是强碱弱酸盐，所以该溶液显弱碱性。

(3)根据题意可得白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式是2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑。

答案：(1)H 3PO2H＋＋H2PO－2(2)①＋1 ②H3PO4③正盐弱碱性(3)2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑2．研究发现，NO x和SO2是雾霾的主要成分。

(一)NO x主要来源于汽车尾气。

已知：N 2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.50 kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00 kJ·mol－1(1)为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。

写出该反应的热化学方程式______________________。

(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。

①T℃时该化学反应的平衡常数K＝________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡将________(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________。

(填“a”或“b”)③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是______________________。

(二)SO2主要来源于煤的燃烧。

燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

(3)用纯碱溶液吸收SO 2可将其转化为HSO －3。

该反应的离子方程式是____________________。

(4)如图电解装置可将雾霾中的NO 、SO 2分别转化为NH ＋4和SO 2－4。

①写出物质A 的化学式__________________，阳极的电极反应式是______________________。

②该电解反应的化学方程式为______________。

解析：本题考查盖斯定律、化学平衡移动原理和化学平衡常数的计算、电解原理等。

(1)将题给热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由②－①可得2NO(g)＋2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g) ΔH ＝－746.50 kJ·mol －1。

(2)①根据“三段式”法进行计算：2NO(g)＋2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g)开始(mol·L －1)：0.2 0.2 0 0转化(mol·L －1)：0.1 0.1 0.1 0.05平衡(mol·L －1)：0.1 0.1 0.1 0.05平衡常数K ＝222L·mol －1＝5 L·mol －1。

平衡时再向容器中充入CO 和N 2各0.8 mol ，则此时c (CO)＝0.5 mol·L －1，c (N 2)＝0.45 mo l·L －1，浓度商Q c ＝2×0.4522＝1.8<K ，故平衡将正向移动。

②催化剂表面积越大，催化效果越好，反应速率越快，故曲线b 表示催化剂表面积较大。

③由题图可以看出，15 min 后NO 的物质的量逐渐减小，则平衡正向移动，故此时改变的条件可能为增大CO 的物质的量浓度、降低温度或增大压强。

(4)SO 2在阳极失电子，发生氧化反应：SO 2＋2H 2O －2e －===SO 2－4＋4H ＋；NO 在阴极得电子，发生还原反应：6H ＋＋NO ＋5e －===NH ＋4＋H 2O ，根据得失电子守恒，将阴、阳电极反应式相叠加即可得到反应的总的离子方程式：5SO 2＋2NO ＋8H 2O===2NH ＋4＋5SO 2－4＋8H ＋，因此物质A 为硫酸。

答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g) ΔH ＝－746.50 kJ·mol －1(2)①5 L·mol －1 向右 ②b ③增大CO 的物质的量浓度或增大压强或降低温度(3)H 2O ＋2SO 2＋CO 2－3===2HSO －3＋CO 2↑(4)①H 2SO 4 SO 2＋2H 2O －2e －===SO 2－4＋4H ＋②5SO 2＋2NO ＋8H 2O=====通电(NH 4)2SO 4＋4H 2SO 43．氮的固定意义重大，氮肥的使用大幅度提高了粮食产量。

(1)目前人工固氮最有效的方法是____________________(用一个化学方程式表示)。

(2)自然界发生的一个固氮反应是N 2(g)＋O 2(g)=====放电2NO(g)，已知N 2、O 2、NO 三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol －1、498 kJ·mol －1、632 kJ·mol －1，则该反应的ΔH ＝________kJ·mol －1。

该反应在放电或极高温度下才能发生，原因是________________________________________________________________。

(3)100 kPa 时，反应2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g)中NO 的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g) N 2O 4(g)中NO 2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

①图1中A 、B 、C 三点表示不同温度、压强下2NO(g)＋O2(g)2NO 2(g)达到平衡时NO的转化率，则________点对应的压强最大。

②100 kPa、25℃时，2NO 2(g) N 2O 4(g)平衡体系中N 2O 4的物质的量分数为________，N 2O 4的分压p (N 2O 4)＝________kPa ，列式计算平衡常数K p ＝________。

(K p 用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)③100 kPa、25℃时，V mL NO 与0.5V mL O 2混合后最终气体的体积为________mL 。

(4)室温下，用注射器吸入一定量NO 2气体，将针头插入胶塞密封(如图3)，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间。

从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐________(填“变深”或“变浅”)，原因是______________________________。

[已知：2NO2(g) N 2O 4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]解析：(2)根据ΔH ＝反应物总键能－生成物总键能，知该反应的ΔH ＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol －1－632 kJ·mol －1×2＝＋180 kJ·mol －1。

(3)①图1中曲线为等压线，A 、C在等压线下方，B 在等压线上方，A 、C 点相对等压线，NO 的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B 点相对等压线，NO 的平衡转化率增大，则平衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为B 点。

②100 kPa、25℃时，NO 2的平衡转化率为80%，设起始时NO 2的浓度为a ，则平衡时NO 2的浓度为0.2a ，N 2O 4的浓度为0.4a ，故N 2O 4的物质的量分数为0.4a 0.2a ＋0.4a×100%＝66.7%。

N 2O 4的分压p (N 2O 4)＝100 kPa×66.7%＝66.7 kPa 。

K p ＝p 2O 4p 22＝100 kPa×66.7%－2＝0.06(kPa)－1。

③V mL NO 与0.5V mL O 2生成V mL NO 2，根据100 kPa 、25℃时，2NO 2(g) N 2O 4(g)平衡体系中NO 2的转化率为80%，知平衡时气体的体积为V mL×(1－80%)＋V mL×80%×12＝0.6V mL 。

(4)根据题图2，知2NO 2(g) N 2O 4(g)为放热反应，将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，相当于增大压强，会使平衡正向移动，反应放出热量，直至达到平衡，继续放置时气体温度降低，促使平衡向正反应方向移动，NO 2浓度降低，气体颜色逐渐变浅。

答案：(1)N 2＋3H 22NH 3(2)＋180 N 2分子中化学键很稳定，反应需要很高的活化能(3)①B ②66.7% 66.7 p 2O 4p 22＝100 kPa×66.7%－2＝0.06(kPa)－1 ③0.6V(4)变浅 活塞固定时2NO2(g) N 2O 4(g)已达平衡状态，因反应是放热反应，放置时气体温度下降，平衡向正反应方向移动，NO 2浓度降低4．以高纯H 2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO 将显著缩短电池寿命。

以甲醇为原料制取高纯H 2是重要研究方向。