Question

【題目】碳、硫和氮的氧化物與大氣污染密切相關，對CO2、SO2和NO2的研究很有意義.

(1)科學家發現NOx與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時，涉及如下反應：

I：2NO2(g)+NaCl(g) NaNO3(g)+ClNO(g) ΔH1<0（平衡常數為K1）

II：2NO(g)+ Cl(g) 2ClNO(g) ΔH2<0（平衡常數為K2）

III：4NO2(g)+2NaCl(g) 2NaNO2(g)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH3 (平衡常數為K3）

反應III中K3=___________(用K1、K2表示)，ΔH3 =_______(用ΔH1、ΔH2表示)。若反應II在恒溫、恒容條件下進行，能判斷該反應一定達到平衡狀態的標志是________________。

A.容器內混合氣體的壓強保持不變

B.v正(NO)=v逆(Cl2)

C.容器內混合氣體的密度保持不變

D.容器內混合氣體的平均相對分子質量保持不變

(2)汽車尾氣中排放的NOx和CO會污染環境，在汽車尾氣系統中安裝催化轉化器，可有效降低NOx和CO的排放，為了模擬應：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)在催化轉化器內的工作情況,控制一定條件，讓反應在恒容密閉容器中進行，用傳感器測得不同時間NO(g)和CO(g)的濃度如下表：

時間/S	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

平衡時，NO的轉化率ɑ(NO)=_________________，

此溫度下，該反應的平衡常數K=_______________。

(3)科學家提出由CO2制取C的工藝如圖所示。已知：在重整系統中n(FeO): n(CO2)=5 : 1則在“熱分解系統”中，FexOy的化學式為__________________。

(4)NQx可“變廢為寶”，由NO電解可制備NH4NO3，其工作原理如圖所示(M、N為多孔電極)。為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需向電解產物中補充適量NH3。電解時M和電源________極（填“正或負”）相連，書寫N極發生的電極反應式_____________________。

Answer 1

【答案】 2ΔH1－ΔH2 ABD 90% 5×l03或5000 Fe5O7 負 NO-3e-＋2H2O＝+4H+

【解析】(1)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H＜0 (I)，2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 △H＜0 (II)，根據蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，則該反應平衡常數K=K12/K2，ΔH3 =2ΔH1－ΔH2，A．反應前后氣體物質的量變化，容器內壓強不再變化，說明反應達到平衡狀態，故A正確；B．反應速率之比等于化學方程式計量數之比，υ 正 ( NO )=υ正 ( Cl2 )，υ 正 ( NO )=υ 逆 ( Cl2 )說明正逆反應速率相同，故B正確；C．質量和體積不變，氣體混合氣體密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；D．該反應屬于氣體的物質的量發生變化的反應，氣體的質量不變，因此混合氣體的平均相對分子質量保持不變，能說明反應達到平衡狀態，故D正確；故答案為：K12/K2；2ΔH1－ΔH2；ABD；

(2) 根據表格數據，平衡時，NO的轉化率ɑ(NO)= ×100%=90%；此溫度下，平衡時，NO、CO、N2、CO2的濃度分別為1.0×10-4mol/L、2.7×10-3mol/L、4.5×10-4mol/L、9.0×10-4mol/L，該反應的平衡常數K= =5000，故答案為：90%；5000；

(3)由示意圖可知，重整系統中CO2和FeO反應生成FexOy和C，發生的反應中n(FeO)：n(CO2)=5：1，根據Fe原子、O原子守恒可知x：y=5：(5+2)=5：7，故FexOy的化學式為Fe5O7，故答案為：Fe5O7；

(4)電解NO制備NH4NO3，由圖可知N為陽極反應為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，M為陰極反應為：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，從兩極反應可看出，要使得失電子守恒，陽極產生的NO3-的物質的量大于陰極產生的NH4+的物質的量，總反應方程式為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，因此若要使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充NH3。根據以上分析，M為陰極，和電源負極相連N為陽極，反應式為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，故答案為：負；NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+。