Question

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）合成塔中发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0）．下表为不同温度下该反应的平衡常数．

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在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）+905kJ，不同温度下NO气体的产率如图所示．温度高于900℃时，NO气体产率下降的原因是

 

．
（3）吸收塔中反应为：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO．从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是

 

．
（4）硝酸厂的尾气含有氮氧化物，不经处理直接排放将污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+574kJ；
CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）+1160kJ．
则1mol甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：

 

．

Answer 1

分析：（1）根据温度对化学平衡常数的影响和反应的吸放热情况有关；
（2）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动；
（3）一氧化氮可以和氧气发生反应生成二氧化氮；
（4）根据盖斯定律来计算反应的焓变，进而书写热化学方程式．

解答：解：（1）根据N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q（Q＞0），知道反应是放热反应，温度越高，平衡常数越小，所以T₂＜300℃，故答案为：＜；
（2）温度在900℃时，反应达到平衡状态，温度高于900℃时，即升高温度，平衡向吸热方向，即向左移动，故答案为：温度高于900℃时，平衡向左移动；
（3）吸收塔中需要补充空气，可以让NO转化为NO₂，提高原料利用率，故答案为：充入空气，NO转化为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．
甲烷直接将NO₂还原为N₂的化学方程式：CH₄+2NO₂=CO₂+N₂，可以有

1

2

（①+②）得到，所以1mol甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol，故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=+867kJ/mol．

点评：本题是一道工业合成氨的综合性知识题目，可以根据所学知识进行回答，难度较大．