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                                        。

Answer

（1）CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=－867kJ·mol­－1（2分）

（2）k= 5/144 或0.0347  （2分）；    不（1分）；      ② （1分）

（3） N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，甲烷直接将NO2还原为N2的∆H=1/2∆H1+1/2∆H2=－867kJ·mol­－1，所以热化学方程式为：CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=－867kJ·mol­－1

（2）根据图中所示浓度可知c(CO2)=0.4mol/L，则

K==

再向容器中充入CO、N2各0.6mol， Q仍为 5/144，所以平衡不移动；20min时，从图中看出平衡正向移动，N2起始浓度没变，所以选②。

（3） 根据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，可求得分子式为HN3，该反应的化学方程式为：N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O 

考点：本题考查热化学方程式的书写、平衡常数、平衡移动、化学方程式的书写。