Question

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO₂)排放量減少8%，氮氧化物(NO_x)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。
（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原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
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程為                                  。
（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉化器，發生如下反應：
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) △H＜0。        
若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應過程中各物質的濃度變化如圖所示，該反應的化學平衡常數為K=           。

若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將      移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。
20min時，若改變反應條件，導致N₂濃度發生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是             （填序號）。
①加入催化劑　 ②降低溫度　 ③縮小容器體積　 ④增加CO₂的量
（3）肼（N₂H₄）用亞硝酸（HNO₂）氧化可生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數為0.977。寫出肼與亞硝酸反應的化學方程式                                        。

Answer 1

（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）

試題分析：（1）根據蓋斯定律，甲烷直接將NO₂還原為N₂的?H=1/2?H₁+1/2?H₂=－867kJ·mol­^－1，所以熱化學方程式為：CH₄(g)+2NO₂(g)= N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  △H=－867kJ·mol­^－1
（2）根據圖中所示濃度可知c(CO₂)=0.4mol/L，則
K==
再向容器中充入CO、N₂各0.6mol， Q仍為 5/144，所以平衡不移動；20min時，從圖中看出平衡正向移動，N₂起始濃度沒變，所以選②。
（3） 根據氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數為0.977，可求得分子式為HN₃，該反應的化學方程式為：N₂H₄ +HNO₂==HN₃ + 2H₂O