Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）合成塔中發(fā)生反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0）．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

由此可推知，表中：T₂

 

300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）NH₃和O₂在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）+905kJ，不同溫度下NO氣體的產(chǎn)率如圖所示．溫度高于900℃時，NO氣體產(chǎn)率下降的原因是

 

．
（3）吸收塔中反應(yīng)為：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO．從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補充空氣，其原因是

 

．
（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）+574kJ；
CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
則1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)溫度對化學(xué)平衡常數(shù)的影響和反應(yīng)的吸放熱情況有關(guān)；
（2）對于放熱反應(yīng)，溫度升高，則化學(xué)平衡向逆向移動；
（3）一氧化氮可以和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氮；
（4）根據(jù)蓋斯定律來計算反應(yīng)的焓變，進而書寫熱化學(xué)方程式．

解答：解：（1）根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0），知道反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以T₂＜300℃，故答案為：＜；
（2）溫度在900℃時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，溫度高于900℃時，即升高溫度，平衡向吸熱方向，即向左移動，故答案為：溫度高于900℃時，平衡向左移動；
（3）吸收塔中需要補充空氣，可以讓NO轉(zhuǎn)化為NO₂，提高原料利用率，故答案為：充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，有利于提高原料利用率；
（4）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+574kJ；
②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
甲烷直接將NO₂還原為N₂的化學(xué)方程式：CH₄+2NO₂=CO₂+N₂，可以有

1

2

（①+②）得到，所以1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol，故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol．

點評：本題是一道工業(yè)合成氨的綜合性知識題目，可以根據(jù)所學(xué)知識進行回答，難度較大．