Question

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO₂）排放量减少8%，氮氧化物（NO_x）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原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
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程为

 

．
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．
若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示，该反应的化学平衡常数为K=

 

．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将

 

移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是

 

（填序号）．
①加入催化剂　  ②降低温度　  ③缩小容器体积　  ④增加CO₂的量
（3）肼（N₂H₄）用亚硝酸（HNO₂）氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977．写出肼与亚硝酸反应的化学方程式

 

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Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）依据平衡常数概念列式计算，依据浓度商和平衡常数比较分析判断；
（3）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则可以求出氮氢原子个数，得出该氢化物，获得肼和亚硝酸反应生成产物；

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
由盖斯定律（①+②）÷2得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1；
（2）依据图象分析，15分钟时达到平衡时氮气浓度为0.2mol/L，NO平衡浓度为1.6mol/L，一氧化碳浓度为0.6mol/L，二氧化碳浓度为0.4mol/L，
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0；
平衡常数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，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，浓度分别为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，平衡不动，20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图1所示的变化，斜率减小反应速率减小，氮气浓度增大，反应是气体体积减小的放热反应，则改变的条件可能是降温，
故答案为：0.035；不移动；②；
（3）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氮氢原子个数比=

43×0.977 14

43×0.023 1

=3：1，所以该氢化物是NH₃，肼和亚硝酸反应生成氨气和水，所以其反应方程式为N₂H₄+HNO₂=NH₃+2H₂O，故答案为：N₂H₄+HNO₂═NH₃+2H₂O．

点评：本题设计热化学以及化学反应平衡等综合知识，是一道综合考查题，难度不大．