Question

汽车尾气是产生雾霾的主要因素，对废气的综合治理是当前“打赢蓝天保卫战”的重要举措。

（1）利用某些催化剂，可实现将空气中的碳氧化物和氮氧化物转化为无毒的大气可循环物质。

已知：①N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1

②2C（s）+O₂（g）⇌2CO（g）△H₂=-221.0kJ•mol^-1

③C（s）+O₂（g）⇌CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1

则反应2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）的△H=______kJ•mol^-1；某温度下，反应①、②、③的平衡常数分别为K₁、K₂、K₃表示，则该反应的平衡常数K=______（用K₁、K₂、K₃表示）。

（2）在同温同压下，一定量的NO和CO在不同催化剂条件下反应的能量变化如图所示。当反应进行相同的时间时，测得催化剂______（填“1”或“2”）条件下NO转化率更高，其原因是______。

（3）一定温度下，向体积为1L的密闭容器中充入NO和CO的混合气体2mol，在催化剂作用下发生反应2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g），达到平衡时，NO、CO的转化率及N₂的体积分数为 的关系如图所示，表示NO转化率的曲线为______（填“a”或“b”），该反应的平衡常数K=______。

（4）利用如图所示的电解装置能将NO变废为宝，其中a、b为惰性电极。电极a的电极反应式为______。每转移3mol电子，溶液中通过质子交换膜的离子的物质的量是______mol。

Answer

-746.5 2 催化剂2条件下活化能更低，反应速率更快，因此在相同时间NO转化率更高 b 160 NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－ 3

【解析】

(1)利用盖斯定律完成；通过平衡常数的表达式得出K；

(2)从催化剂可以加快反应速率角度进行分析；

(3)根据横坐标代表，随着数值的增大，可以认为是增大n(NO)，则NO的转化率降低，据此分析；利用三段式法计算出平衡常数；

(4)电极b产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电极b为阴极，电极a为阳极，阳极上发生氧化反应，化合价升高，写出电极反应式即可，电路中通过的电量相等，从而判断出通过交换膜的离子的物质的量；

(1)利用目标反应方程式以及盖斯定律，③×2－①－②，得出△H=[(－393.5)×2＋221.0－180. 5]kJ·mol－1=－746.5kJ·mol－1；①K1=，K2=，K3=，K=，K=；

(2)催化剂催化效率越高，相同时间内NO转化率越高，根据图像，催化剂2条件下活化能更低，反应速率更快，因此在相同时间NO转化率更高；

(3)横坐标代表，随着数值的增大，可以认为是提高n(NO)，n(CO)不变，即NO的转化率降低，根据图像，曲线b表示NO的转化率；NO和CO的混合气体为2mol，=1，则n(NO)=n(CO)=1mol，此时NO的转化率为80%，，K===160；

(4) 电极b产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电极b为阴极，电极a为阳极，阳极上发生氧化反应，化合价升高，NO→HNO3，即电极反应式为NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－；质子交换膜只允许H＋通过，通过电量相同，因此通过质子交换膜的H＋物质的量为3mol。