Question

一定條件下用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．已知：
①CH₄ （ g ）+4NO₂（ g ）=4NO（ g ）+CO₂（ g ）+2H₂O（ g ）△H=一574kJ?mol^-1
②CH₄ （ g ）+4NO（ g ）=2N₂（ g ）+CO₂（ g ）+2H₂O（ g ）△H=一1 160kJ?mol^一1．
下列正確的選項(xiàng)是（　�。�

A．CH₄ （ g ）+2NO₂ （ g ）=N₂（ g ）+CO₂ （ g ）+2H₂O （ l）△H=一867 kJ?mol^-1

B．CH₄催化還原NO_x為N₂的過程中，若x=1.6，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2 mol

C．若0.2 mol CH₄還原NO₂至N₂，在上述條件下放出的熱量為173.4 kJ

D．若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄ 還原NO₂至N₂，整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2 mol

Answer 1

分析：A．由蓋斯定律可知，

①+②

2

可得到反應(yīng)CH₄ （ g ）+2NO₂ （ g ）=N₂（ g ）+CO₂ （ g ）+2H₂O （g）；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分別為0.6mol、0.4mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）；
C．利用熱化學(xué)反應(yīng)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系來計(jì)算；
D．利用n=

V

Vm

計(jì)算甲烷的物質(zhì)的量，再利用碳元素化合價(jià)的變化來計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)．

解答：解：A．反應(yīng)①+②可得到2CH₄（g）+4NO₂（g）═2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（ g ），△H=（-574kJ?mol^-1）+（-1160kJ?mol^-1）=-1734kJ?mol^-1，
則CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ?mol^-1，若生成液態(tài)水，則放出的熱量大于867KJ，故A錯(cuò)誤；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分別為0.6mol、0.4mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）=3.2mol，但該反應(yīng)中NO_x的物質(zhì)的量不確定，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)不確定，故B錯(cuò)誤；
C．由CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ?mol^-1，放出的熱量為0.2mol×867kJ?mol^-1=173.4kJ，故C正確；
D．甲烷的物質(zhì)的量為

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，碳元素的化合價(jià)由-4價(jià)升高為+4價(jià)，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為為0.2mol×8=1.6mol，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生利用蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的反應(yīng)熱，并學(xué)會利用化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系、利用化合價(jià)的變化分析電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目來就解答即可，選項(xiàng)B為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．