Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）合成塔中發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0）．下表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù)．

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

由此可推知，表中：T₂______300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）NH₃和O₂在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）+905kJ，不同溫度下NO氣體的產(chǎn)率如圖所示．溫度高于900℃時，NO氣體產(chǎn)率下降的原因是______．
（3）吸收塔中反應為：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO．從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補充空氣，其原因是______．
（4）硝酸廠的尾氣含有氮氧化物，不經(jīng)處理直接排放將污染空氣．目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+574kJ；
CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
則1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為：______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0），知道反應是放熱反應，溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以T₂＜300℃，故答案為：＜；
（2）溫度在900℃時，反應達到平衡狀態(tài)，溫度高于900℃時，即升高溫度，平衡向吸熱方向，即向左移動，故答案為：溫度高于900℃時，平衡向左移動；
（3）吸收塔中需要補充空氣，可以讓NO轉化為NO₂，提高原料利用率，故答案為：充入空氣，NO轉化為NO₂，有利于提高原料利用率；
（4）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+574kJ；
②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
甲烷直接將NO₂還原為N₂的化學方程式：CH₄+2NO₂=CO₂+N₂，可以有（①+②）得到，所以1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol，故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol．
分析：（1）根據(jù)溫度對化學平衡常數(shù)的影響和反應的吸放熱情況有關；
（2）對于放熱反應，溫度升高，則化學平衡向逆向移動；
（3）一氧化氮可以和氧氣發(fā)生反應生成二氧化氮；
（4）根據(jù)蓋斯定律來計算反應的焓變，進而書寫熱化學方程式．
點評：本題是一道工業(yè)合成氨的綜合性知識題目，可以根據(jù)所學知識進行回答，難度較大．