Question

（14分）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（NOx)排放量减少10%.目前，消除大气污染有多种方法.

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx.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

（14分）

（1）CH4（g)+2NO2（g)= N2（g)+CO2（g)+2H2O（g) △H=－867kJ·mol－1 （3分）

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

（3）N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O （2分）

（4）N2O4 –2e-+ 2HNO3 ==2N2O5+ 2H+ （3分）

【解析】

试题分析：（1）根据氧化还原反应原理，CH4与NO2反应生N2、CO2和H2O，写出化学方程式并注明状态：CH4（g)+2 NO2（g)= N2（g)+CO2（g)+2H2O（g)；然后根据盖斯定律可求出该反应的∆H=1/2×∆H1+1/2×∆H2=－867kJ·mol－1，可写出热化学方程式。

（2）根据图像可得平衡时c（NO）=1.6mol•L‾1，c（CO）=0.6mol•L‾1，c（N2）=0.2mol•L‾1，根据化学方程式可得c（CO2）=0.4mol•L‾1，则该反应的化学平衡常数为K=c（N2）•c2（CO2）/[c2（NO）•c2（CO）]= 5/144 或0.0347；若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，浓度商Q=0.8mol•L‾1×（0.4mol•L‾1）2/[（1.6mol•L‾1）2×（1.2mol•L‾1）2]= 0.0347=K，则平衡不移动；①加入催化剂，平衡不移动，则N2浓度不变化，错误；②降低温度，平衡向右移动，N2浓度逐渐增大，正确；③缩小容器体积，压强增大，20min时各物质浓度突然增大，错误；④增加CO2的量，平衡向左移动，N2浓度减小，错误。

（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，则该氢化物分子中N原子数目为：43.0×0.977÷14=3，H原子数目为：43.0×（1—0.977）÷1=1，分子式为HN3；根据氧化还原反应原理可得化学方程式为：N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O。

（4）N2O4在阳极上失电子生成N2O5，根据化合价的变化和元素守恒可得电极方程式：N2O4 –2e-+ 2HNO3 ==2N2O5+ 2H+。

考点：本题考查热化学方程式的书写、化学平衡常数及应用、方程式的书写、电解原理及应用。