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(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)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(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算

專題：氧化還原反應(yīng)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(jià)變化計(jì)算出反應(yīng)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(biāo)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(jià)為-4價(jià)，反應(yīng)產(chǎn)物二氧化碳中C元素化合價(jià)為+4價(jià)，化合價(jià)變化為8，即完全反應(yīng)1mol甲烷轉(zhuǎn)移了8mol（8N_A）電子，
則反應(yīng)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(xué)方程式③可知，完全反應(yīng)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(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱以及氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握蓋斯定律的含義及熱化學(xué)方程式的書寫原則，明確氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的計(jì)算方法，試題側(cè)重于學(xué)生的計(jì)算能力和分析能力的考查．