Question

17．一定條件下用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．已知：
①CH₄（g）+4N0₂（g）═4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574 kJ．mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-1
則下列選項(xiàng)中正確的是（　　）

• A． CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ．mol^-1
• B． CH₄催化還原1molNOx為N₂的過(guò)程中，若x=1.5，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3×6.02×10²¹
• C． 若0.2 mol CH₄還原N0₂至N₂，在上述條件下吸收眵熱迸為173.4 kJ
• D． 若用4.48 LCH₄還原N0₂至N₂，整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為1.6×6.02×10²¹

Answer 1

分析 A、根據(jù)蓋斯定律由已知熱化學(xué)方程式①+②可得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ•mol^-1，由于氣態(tài)水的能量比液態(tài)水的能量高，相同物質(zhì)的量的甲烷反應(yīng)生成液態(tài)水放出的熱量較多；
B、碳元素化合價(jià)由CH₄中-4價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，據(jù)此計(jì)算；
C、根據(jù)蓋斯定律由已知熱化學(xué)方程式①+②可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
D、標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L CH₄的物質(zhì)的量為0.1mol，碳元素化合價(jià)由CH₄中-4價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：A、已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
由蓋斯定律①+②可得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ•mol^-1，即：
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ•mol^-1，由于氣態(tài)水的能量比液態(tài)水的能量高，所以1mol甲烷與2mol二氧化氮反應(yīng)生成1mol氮?dú)狻?mol二氧化碳、2mol液態(tài)水放出的熱量大于867kJ，故A錯(cuò)誤；
B、反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由CH₄中-4價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，1molCH₄催化還原NO_x為N₂的過(guò)程中，若x=1.5，則轉(zhuǎn)移的電子為1mol×[3-（-0）]=3mol，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3×6.02×10²³，故B正確；
C、由A可知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ•mol^-1，所以0.2 mol CH₄還原NO₂至N₂，在上述條件下放出的熱量為0.2mol×867 kJ•mol^-1=173.4 kJ，故C錯(cuò)誤；
D、標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L CH₄的物質(zhì)的量為0.1mol，用0.1molCH₄還原NO₂至N₂，反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由CH₄中-4價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×[4-（-4）]=0.8mol，而狀況不知，無(wú)法由體積求物質(zhì)的量，故D錯(cuò)誤．
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、蓋斯定律、氧化還原反應(yīng)等，難度中等，注意A中物質(zhì)的量狀態(tài)與能量關(guān)系，掌握利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式．