Question

18．一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=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1 160kJ•mol^-1
下列敘述正確的是（　�。�

• A． CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ•mol^-1
• B． CH₄催化還原NO_x為N₂的過程中，若x=1.6，則轉移電子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． 若用標準狀況下4.48 L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉移電子3.2 mol

Answer 1

分析 A．由反應①+②可得到2CH₄（g）+4NO₂（g）═2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（ g ），再利用化學計量數(shù)與反應熱成正比來計算；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分別為0.6mol、0.4mol，轉移的電子數(shù)為0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）；
C．利用熱化學反應方程式中化學計量數(shù)與反應熱的關系來計算；
D．利用n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算甲烷的物質的量，再利用碳元素化合價的變化來計算轉移的電子數(shù)．

解答 解：A．反應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錯誤；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分別為0.6mol、0.4mol，轉移的電子數(shù)為0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）=3.2mol，但該反應中NO_x的物質的量不確定，則轉移的電子數(shù)不確定，故B錯誤；
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．甲烷的物質的量為$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，碳元素的化合價由-4價升高為+4價，則轉移的電子總數(shù)為為0.2mol×8=1.6mol，故D錯誤；
故選C．

點評 本題考查學生利用蓋斯定律來計算反應的反應熱，并學會利用化學計量數(shù)與反應熱的關系、利用化合價的變化分析電子轉移的數(shù)目來就解答即可．