Question

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫（SO₂）排放量減少8%，氮氧化物（NO_x）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．
（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程為

 

．
（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．
若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=

 

．若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）．
20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是

 

（填序號）．
①加入催化劑　  ②降低溫度　  ③縮小容器體積　  ④增加CO₂的量
（3）肼（N₂H₄）用亞硝酸（HNO₂）氧化可生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977．寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

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Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計算，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷；
（3）氮的氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977，則可以求出氮?dú)湓�子個數(shù)，得出該氫化物，獲得肼和亞硝酸反應(yīng)生成產(chǎn)物；

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
由蓋斯定律（①+②）÷2得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1；
（2）依據(jù)圖象分析，15分鐘時達(dá)到平衡時氮?dú)鉂舛葹?.2mol/L，NO平衡濃度為1.6mol/L，一氧化碳濃度為0.6mol/L，二氧化碳濃度為0.4mol/L，
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0；
平衡常數(shù)K=

c(N2)?c 2(CO2)

c 2(CO)?c 2(NO)

=

0.2×0.4 2

0.6 2?1.6 2

=0.035，若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，濃度分別為c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L；Qc=

0.8×0．42

1.6 2×1.2 2

=0.035=K，平衡不動，20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖1所示的變化，斜率減小反應(yīng)速率減小，氮?dú)鉂舛仍龃�，反�?yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則改變的條件可能是降溫，
故答案為：0.035；不移動；②；
（3）氮的氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977，則氮?dú)湓�子個數(shù)比=

43×0.977 14

43×0.023 1

=3：1，所以該氫化物是NH₃，肼和亞硝酸反應(yīng)生成氨氣和水，所以其反應(yīng)方程式為N₂H₄+HNO₂=NH₃+2H₂O，故答案為：N₂H₄+HNO₂═NH₃+2H₂O．

點(diǎn)評：本題設(shè)計熱化學(xué)以及化學(xué)反應(yīng)平衡等綜合知識，是一道綜合考查題，難度不大．