Question

11．H₂、NH₃、HNO₃、NH₄NO₃等都是重要的化工原料．
（1）工業(yè)上生產(chǎn)氫氣的反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．在t℃時，向1L密閉容器中充入0.2mol　CO（g）和0.3molH₂O（g）．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1．該溫度下CO的轉(zhuǎn)化率為60%，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1
（2）工業(yè)上合成NH₃的反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T₁＜573K（填“＞”、“＜”或“=”）．工業(yè)實際生產(chǎn)中需通入過量的空氣，其目的是增大氫氣利用率

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）NH₄NO₃溶液呈酸性（填“酸性”、“堿性”或“中性”），其原因是：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺（用離子方程式表示）
（4）硝酸廠的尾氣含有氮氧化物，不經(jīng)處理直接排放將污染空氣．目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應(yīng)機理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol；
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol．
則CH₄直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）在t℃時，向1L密閉容器中充入0.2mol　CO（g）和0.3molH₂O（g），反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1，則：
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：0.2    0.3      0       0
變化濃度（mol/L）：0.12     0.12    0.12    0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08     0.18    0.12    0.12
轉(zhuǎn)化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%；平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$；
（2）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減��；
實際生產(chǎn)中需通入過量的空氣，增大氮氣濃度，有利于平衡正向進行，增大氫氣利用率；
（3）溶液中銨根離子水解，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性；
（4）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）．

解答 解：（1）在t℃時，向1L密閉容器中充入0.2mol　CO（g）和0.3molH₂O（g），反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1，則：
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.3      0       0
變化濃度（mol/L）：0.12     0.12     0.12    0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08     0.18     0.12    0.12
CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.12mol/L}{0.2mol/L}$×100%=60%；
該溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
故答案為：60%；1；
（2）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故表中T₁＜573K；
實際生產(chǎn)中需通入過量的空氣，增大氮氣濃度，有利于平衡正向進行，增大氫氣利用率，
故答案為：＜；增大氫氣利用率；
（3）溶液中NH₄⁺離子水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，
故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺；
（4）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ•mol^-1．

點評 本題比較綜合，涉及化學(xué)平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)、鹽類水解、蓋斯定律應(yīng)用等，注意化學(xué)平衡計算中三段式應(yīng)用，難度中等．