Question

【題目】(1)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　 ΔH＝－574 kJ·mol－1

CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1

若用標準狀況下4.48 L CH4還原NO2生成N2，反應中轉移的電子總數(shù)為________ (阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)，放出的熱量為________kJ。

(2)已知：C3H8(g) == CH4(g)＋HC≡CH(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋156.6 kJ·mol－1

CH3CH=CH2(g) == CH4(g)＋HC≡CH(g) ΔH2＝＋32.4 kJ·mol－1

則相同條件下，反應C3H8(g) === CH3CH=CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。

(3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應的方程式為CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。部分物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：已知1 mol H2O(g)轉變?yōu)?/span>1 mol H2O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH4和H2O在高溫下反應的熱化學方程式： _______________________________。

物質	燃燒熱(kJ·mol－1)
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

Answer 1

【答案】1.6 NA173.4＋124.2CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1

【解析】

（1）已知①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJmol-1，②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1 160kJmol-1，
利用蓋斯定律（①+②）可得：③CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-kJmol-1=-867kJmol-1，標況下4.48L甲烷的物質的量為：n（CH4）==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甲烷轉移了8mol（8NA）電子，則反應0.2mol甲烷轉移的電子總數(shù)為：0.2mol×8NA=1.6NA；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：867kJmol-1×0.2mol=173.4kJ；

（2）①C3H8（g）→CH4（g）+HC≡CH（g）+H2（g）△H1=156.6kJmol-1
②CH3CH=CH2（g）→CH4（g）+HC≡CH（g）△H2=32.4kJmol-1
依據(jù)蓋斯定律①-②得到C3H8（g）→CH3CH=CH2（g）+H2（g）△H=+124.2KJ/mol
則相同條件下，反應C3H8（g）→CH3CH=CH2（g）+H2（g）△H=+124.2KJ/mol；

（3）已知：①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJmol-1；②CO（g）+O2（g）=CO2（g） ）△H=-283.0kJmol-1；③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l））△H=-890.3kJmol-1，④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJmol-1，利用蓋斯定律將④+③-②-3×①可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H=（-44.0kJmol-1）+（-890.3kJmol-1）-（-283.0kJmol-1）-3×（-285.8kJmol-1）=+206.1kJmol-1，