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欲計算反應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的焓變△H₃，當反應中各物質化學計量數(shù)之比為最簡整數(shù)比時△H₃=bkJ/mol，則該反應的熱化學方程式為N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol．
據(jù)此計算出△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，有關反應為：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，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

濃度/mol•L-1 時間/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，該反應的平衡常數(shù)K=0.56（保留兩位小數(shù)）
②30min后，改變某一條件，反應重新達到平衡，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℃，達到平衡時，容器總NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）已知反應  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$\frac{①-②}{2}$計算得到；
（2）①20min-30min反應達到平衡，圖表中平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)的概念計算得到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，氮氣濃度增大，結合計算平衡常數(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方向．

解答 解：（1）已知反應  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反應達到平衡狀態(tài)，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物質的平衡濃度為：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，反應的平衡常數(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時改變某一條件，反應重新達到平衡時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，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度減小，反應前后氣體體積不變，所以減小二氧化碳濃度，平衡正向進行的結果，
故答案為：減小二氧化碳濃度；
③30min時，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℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應方向移動，所以逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，則△H＜0，
故答案為：＜．

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)、化學平衡移動的影響因素等，側重考查學生對數(shù)據(jù)的分析處理，題目難度中等．