Question

已知在一定条件下，CH₄与NO₂存在以下可逆反应：CH₄（g）+4NO₂（g）  4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-x 
kJ/mol，现取12mol CH₄与NO₂的混合物在该条件下反应至平衡时，共转移电子16mol，并放出热量1148kJ，则该反应中的x值及12mol混合气体中CH₄与NO₂的物质的量之比为（ ）
A．x=1148，
B．x=574，
C．x=574，
D．x=574，

Answer 1

【答案】分析：反应中甲烷是还原剂，二氧化氮是氧化剂，甲烷中碳元素由-4价升高为+4价，根据电子转移可知，参加反应甲烷的物质的量为2mol，放出热量1148kJ，所以2x=1148，故x=574；
由于反应为可逆反应，所以混合气体中甲烷的物质的量大于2mol，由于有2mol的甲烷反应，所以二氧化氮的物质的量至少由8mol，据此判断合气体中CH₄与NO₂的物质的量之比．
解答：解：反应中甲烷是还原剂，二氧化氮是氧化剂，甲烷中碳元素由-4价升高为+4价，令参加反应的甲烷为ymol，根据电子转移可知，8y=16，解得y=2，所以参加反应甲烷的物质的量为2mol，放出热量1148kJ，所以2x=1148，故x=574；
由于反应为可逆反应，所以混合气体中甲烷的物质的量大于2mol，由于有2mol的甲烷反应，所以二氧化氮的物质的量至少由8mol，即甲烷的物质的量2mol＜n（CH₄）＜12mol-8mol=4mol，8mol＜n（NO₂）＜12mol-2mol=10mol．
所以混合气体中CH₄与NO₂的物质的量之比＜＜，即＜＜．
故选：D．
点评：考查氧化还原反应的计算，难度中等，注意反应为可逆反应，根据可逆反应的特点判断甲烷与二氧化氮的范围是关键．