Question

碳、硫和氮的氧化物与大气污染密切相关，对CO₂、SO₂和NO₂的研究很有意义.

(1)科学家发现NO_x与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：

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

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

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

反应III中K₃=___________(用K₁、K₂表示)，ΔH₃ =_______(用ΔH₁、ΔH₂表示)。若反应II在恒温、恒容条件下进行，能判断该反应一定达到平衡状态的标志是________________。

A.容器内混合气体的压强保持不变

B.v_正(NO)=v_逆(Cl₂)

C.容器内混合气体的密度保持不变

D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变

(2)汽车尾气中排放的NO_x和CO会污染环境，在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放，为了模拟应：2NO(g)+2CO(g) N₂(g)+2CO₂(g)在催化转化器内的工作情况,控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO(g)和CO(g)的浓度如下表：

时间/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

平衡时，NO的转化率ɑ(NO)=_________________，

此溫度下，该反应的平衡常数K=_______________。

(3)科学家提出由CO₂制取C的工艺如图所示。已知：在重整系统中n(FeO): n(CO₂)=5 : 1则在“热分解系统”中，Fe_xO_y的化学式为__________________。

(4)NQ_x可“变废为宝”，由NO电解可制备NH₄NO₃，其工作原理如图所示(M、N为多孔电极)。为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需向电解产物中补充适量NH₃。电解时M和电源________极（填“正或负”）相连，书写N极发生的电极反应式_____________________。

Answer

2ΔH1－ΔH2 ABD 90% 5×l03或5000 Fe5O7 负 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)，根据盖斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，则该反应平衡常数K=K12/K2，ΔH3 =2ΔH1－ΔH2，A．反应前后气体物质的量变化，容器内压强不再变化，说明反应达到平衡状态，故A正确；B．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，υ 正 ( NO )=υ正 ( Cl2 )，υ 正 ( NO )=υ 逆 ( Cl2 )说明正逆反应速率相同，故B正确；C．质量和体积不变，气体混合气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；D．该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，气体的质量不变，因此混合气体的平均相对分子质量保持不变，能说明反应达到平衡状态，故D正确；故答案为：K12/K2；2ΔH1－ΔH2；ABD；

(2) 根据表格数据，平衡时，NO的转化率ɑ(NO)= ×100%=90%；此溫度下，平衡时，NO、CO、N2、CO2的浓度分别为1.0×10-4mol/L、2.7×10-3mol/L、4.5×10-4mol/L、9.0×10-4mol/L，该反应的平衡常数K= =5000，故答案为：90%；5000；

(3)由示意图可知，重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C，发生的反应中n(FeO)：n(CO2)=5：1，根据Fe原子、O原子守恒可知x：y=5：(5+2)=5：7，故FexOy的化学式为Fe5O7，故答案为：Fe 5O7；

(4)电解NO制备NH4NO3，由图可知N为阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，M为阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3。根据以上分析，M为阴极，和电源负极相连N为阳极，反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，故答案为：负；NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+。