Question

13．近年來，霧霾天氣多次肆虐全國各地．其中，燃煤的煙道氣和汽車尾氣中含有的氮氧化合物是造成空氣污染的原因之一．
（1）用CH₄催化還原氮氧化物．已知CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=akJ/mol欲計(jì)算反應(yīng)CH4（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）的焓變△H₂，則還需要查找某化合反應(yīng)的焓變△H₃，當(dāng)反應(yīng)中各物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為最簡(jiǎn)整數(shù)比時(shí)△H₃=bkJ/mol，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol．
據(jù)此計(jì)算出△H₂=a-2bkJ/mol（用含a和b的式子表示）．
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H．
某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol•L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.56（保留兩位小數(shù)）
②30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是減小二氧化碳濃度
③若30min后升高溫度值T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器總NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）已知反應(yīng)  CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol   ①
                  CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H₂  ②
根據(jù)蓋斯定律可知，將$\frac{①-②}{2}$計(jì)算得到；
（2）①20min-30min反應(yīng)達(dá)到平衡，圖表中平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)變化分析，30min末一氧化氮和二氧化碳濃度減小，氮?dú)鉂舛仍龃�，結(jié)合計(jì)算平衡常數(shù)和濃度變化分析判斷；改變的條件可能是減小二氧化碳濃度；
③根據(jù)濃度比值的變化來確定移動(dòng)方向．

解答 解：（1）已知反應(yīng)  CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol   ①
                  CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H₂  ②
根據(jù)蓋斯定律可知，將$\frac{①-②}{2}$可得：
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$=bkJ/mol    
而△H₁=a kJ/mol，故可解得△H₂=（ a-2b）kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（2）20-30min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物質(zhì)的平衡濃度為：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.3×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.56，故答案為：0.56；   
②30min時(shí)改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)c（N₂）=0.34mol/L；c（CO₂）=0.17mol/L；c（NO）=0.32mol/L；則平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.34×0.17}{0.3{2}^{2}}$=0.56，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮?dú)鉂舛仍龃螅�二氧化碳和一氧化氮濃度減小，反應(yīng)前后氣體體積不變，所以減小二氧化碳濃度，平衡正向進(jìn)行的結(jié)果，
故答案為：減小二氧化碳濃度；
③30min時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，題目難度中等．