Question

13．近年来，雾霾天气多次肆虐全国各地．其中，燃煤的烟道气和汽车尾气中含有的氮氧化合物是造成空气污染的原因之一．
（1）用CH₄催化还原氮氧化物．已知CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=akJ/mol欲计算反应CH4（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）的焓变△H₂，则还需要查找某化合反应的焓变△H₃，当反应中各物质化学计量数之比为最简整数比时△H₃=bkJ/mol，则该反应的热化学方程式为N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol．
据此计算出△H₂=a-2bkJ/mol（用含a和b的式子表示）．
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H．
某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol•L-1 时间/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℃时，该反应的平衡常数K=0.56（保留两位小数）
②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是减小二氧化碳浓度
③若30min后升高温度值T₂℃，达到平衡时，容器总NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）已知反应  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
根据盖斯定律可知，将$\frac{①-②}{2}$计算得到；
（2）①20min-30min反应达到平衡，图表中平衡浓度，依据平衡常数的概念计算得到K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；
②依据图表数据变化分析，30min末一氧化氮和二氧化碳浓度减小，氮气浓度增大，结合计算平衡常数和浓度变化分析判断；改变的条件可能是减小二氧化碳浓度；
③根据浓度比值的变化来确定移动方向．

解答 解：（1）已知反应  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
根据盖斯定律可知，将$\frac{①-②}{2}$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，
故答案为：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（2）20-30min反应达到平衡状态，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物质的平衡浓度为：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，反应的平衡常数为：K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.3×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.56，故答案为：0.56；   
②30min时改变某一条件，反应重新达到平衡时c（N₂）=0.34mol/L；c（CO₂）=0.17mol/L；c（NO）=0.32mol/L；则平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.34×0.17}{0.3{2}^{2}}$=0.56，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以减小二氧化碳浓度，平衡正向进行的结果，
故答案为：减小二氧化碳浓度；
③30min时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则平衡向逆反应方向移动，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，则△H＜0，
故答案为：＜．

点评 本题考查了化学平衡常数、化学平衡移动的影响因素等，侧重考查学生对数据的分析处理，题目难度中等．