Question

【题目】（1）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为

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

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

则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为___________________________。

（2）氢气不仅是新能源，也是重要的化工原料。氢气可由甲烷制备：CH4（g）＋H2O（l）===CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1，已知298 K时，CH4（g）、CO（g）的燃烧热分别为890 kJ·mol－1、283 kJ·mol－1。写出氢气燃烧热的热化学方程式_______________________________。

（3）如下图所示表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________________________。

Answer 1

【答案】CH4(g)＋2NO2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.7 kJ·mol－1 NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ· mol－1

【解析】

（1）根据盖斯定律书写NO2还原为N2的热化学方程式；

（2）氢气的燃烧热是1mol氢气燃烧生成液态水放出的能量；

（3）根据图示，NO2和CO反应生成CO2和NO放出能量是368-134=234 kJ；

（1）①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－574 kJ·mol－1 ②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－1 160 kJ·mol－1，根据盖斯定律①+②得CH4(g)＋2NO2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1；

（2）①CH4（g）＋H2O（l）===CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1，

根据298 K时，CH4（g）、CO（g）的燃烧热分别为890 kJ·mol－1、283 kJ·mol－1，可知

② CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890 kJ·mol－1

③CO（g）+ O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283 kJ·mol－1；

根据盖斯定律②-① -③得氢气燃烧热的热化学方程式H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.7 kJ·mol－1；

（3）根据图示，NO2和CO反应生成CO2和NO放出能量是368-134=234 kJ，热化学方程式是NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ· mol－1。