Question

4．工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，回答下列問題：
（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H₂O（g）?CO₂+H₂．T℃時(shí)，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1（填計(jì)算結(jié)果）．
（2）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)理為：
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)方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol/L）0.2   0.3       0       0
反應(yīng)（mol/L）0.12  0.12     0.12     0.12
平衡（mol/L）0.08  0.18    0.12      0.12
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}）}$；
（2）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1①
CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1②
將方程式$\frac{①+②}{2}$得甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol/L）0.2   0.3       0       0
反應(yīng)（mol/L）0.12  0.12     0.12     0.12
平衡（mol/L）0.08  0.18    0.12      0.12
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
故答案為：1；
（2）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1①
CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1②
將方程式$\frac{①+②}{2}$CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=$\frac{-（574+1160）}{2}$kJ/mol=-867kJ•mol^-1，故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，注意三段式解題方法在化學(xué)平衡計(jì)算中的靈活運(yùn)用，會(huì)正確運(yùn)用蓋斯定律，題目難度不大．