Question

用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1 160kJ?mol^-1若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為

 

（阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示），放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點：氧化還原反應的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計算

專題：氧化還原反應專題

分析：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=-1 160kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律

1

2

（①+②）可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-

574+1160

2

kJ?mol^-1=867kJ?mol^-1，根據(jù)化合價變化計算出反應0.2mol甲烷轉(zhuǎn)移的電子數(shù)及放出的熱量．

解答： 解：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=-1 160kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律

1

2

（①+②）可得：③CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-

574+1160

2

kJ?mol^-1=-867kJ?mol^-1，
標況下4.48L甲烷的物質(zhì)的量為：n（CH₄）=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，甲烷中碳元素的化合價為-4價，反應產(chǎn)物二氧化碳中C元素化合價為+4價，化合價變化為8，即完全反應1mol甲烷轉(zhuǎn)移了8mol（8N_A）電子，
則反應0.2mol甲烷轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為：0.2mol×8N_A=1.6N_A；
根據(jù)熱化學方程式③可知，完全反應0.2mol甲烷放熱的熱量為：867kJ?mol^-1×0.2mol=173.4kJ，
故答案為：1.6N_A；173.4．

點評：本題考查反應熱以及氧化還原反應的計算，題目難度中等，注意掌握蓋斯定律的含義及熱化學方程式的書寫原則，明確氧化還原反應中電子轉(zhuǎn)移的計算方法，試題側(cè)重于學生的計算能力和分析能力的考查．