Question

3．用CH₄催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1；平衡常数为K₁；
2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）=CH₄（g）+4NO（g）△H=+1160kJ•mol^-1；平衡常数为K₂．
请回答下列问题：
（1）反应CH₄+2NO₂=N₂+CO₂+2H₂O（g） 的平衡常数K=$\sqrt{K{\;}_{1}•K{\;}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）若用标准状况下4.48LCH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子总数为9.6×10²³或1.6N_A（阿伏伽德罗常数用N_A表示），放出的热量为173.4kJ．

Answer 1

分析 （1）依据已知的热化学方程式利用盖斯定律解答；
（2）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，利用盖斯定律将$\frac{①+②}{2}$可得CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-$\frac{574+1160}{2}$kJ•mol^-1=867kJ•mol^-1，以此解答该题；

解答 解：（1）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=-1160kJ•mol^-1
由盖斯定律$\frac{①+②}{2}$可得得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-$\frac{574+1160}{2}$kJ•mol^-1=867kJ•mol^-1，则K=$\sqrt{K{\;}_{1}•K{\;}_{2}}$，故答案为：$\sqrt{K{\;}_{1}•K{\;}_{2}}$；
（2）由（1）得CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-$\frac{574+1160}{2}$kJ•mol^-1=867kJ•mol^-1，n（CH₄）=0.2mol，整个过程中转移的电子总数为0.2mol×8N_A=1.6N_A=9.6×10²³，放出的热量为0.2×867=173.4kJ，
故答案为：9.6×10²³或1.6N_A；173.4．

点评 本题考查反应热以及氧化还原反应的计算，侧重于学生的计算能力和分析能力的考查，注意盖斯定律的应用，题目难度不大．