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的热化学方程式为                         。

（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浓度发生如图11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                 。

（4）如图所示装置可用于制备N₂O₅，则生成N₂O₅的那一极电极反应式为            。

Answer

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

（2）k= 5/144 或0.0347；    不；      ②

（3） N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O

（4）N2O4 –2e-+ 2HNO3 ==2N2O5+ 2H+

【解析】

试题分析：（1）根据①+②求得CH4(g)+2 NO2(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==

平衡常数只与温度有关系，温度不变平衡常数不变。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

（4）根据图中信息可知，由N2O4制取N2O5，所以应该在阳极反应，电极反应为N2O4 –2e-+ 2HNO3 ==2N2O5+ 2H+

考点：化学反应能量变化、化学平衡和电解原理应用