Question

（10分）（1）用CH₄催化还原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)　ΔＨ＝－574 kJ·mol^-1

CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　ΔＨ＝－1160 kJ·mol^-1

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　　 　　（阿伏伽德罗常数用N_A表示），放出的热量为　　　　　     kJ。

（2）已知：C₃H₈(g )  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)＋H₂(g)        △H₁＝156.6kJ·mol^-1

CH₃CH＝CH₂(g)  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)       △H₂＝32.4kJ·mol^-1 

则相同条件下，反应C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)＋H₂(g)的△H＝     kJ·mol^-1。

(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物质的燃烧热数据如右表： 已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式                                    。

物  质	燃烧热（kJ·mol－1）
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式                         。

 

Answer 1

【答案】

（10分）  （1） 1、6NA   173、4     （2） +124、2

     （3）CH₄(g) + H₂O(g)  == CO(g) + 3H₂(g)  ∆H= --1420、7 kJ/mol

      (4) N₂ + 6e + 8H⁺ == 2NH₄⁺

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律可知，①＋②即得到CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol^－1。标准状况下4.48 L CH₄的物质的量为0.2 mol，失去0.2mol×8＝1.6mol电子，放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol^－1＝173.4 kJ。

（2）同样根据盖斯定律可知，①－②即得到C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)＋H₂(g)，所以该反应的△H＝＋156.6kJ·mol^-1－32.4kJ·mol^-1＝＋124.2kJ/mol。

（3）根据物质的燃烧热可知，①H₂(g)+1/2O₂(g)＝H₂O(l)　ΔＨ＝－285.8 kJ·mol^-1、②CO(g)+1/2O₂(g)＝CO₂(g)　ΔＨ＝－283.0 kJ·mol^-1、③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(l)　ΔＨ＝－890.3 kJ·mol^-1、④ H₂O(g)＝H₂O(l)  △H＝－44.0 kJ/mol。所以根据盖斯定律可知，③＋④－①×3－②即得到CH₄(g) + H₂O(g)  == CO(g) + 3H₂(g)  ∆H= --1420、7 kJ/mol。

（4）原电池中正极得到电子，所以氮气在正极得到电子。又因为溶液显酸性，所以正极电极反应式是N₂ + 6e + 8H⁺ == 2NH₄⁺。

考点：考查反应热的计算、热化学方程式的书写以及电极反应式的书写等

点评：书写热化学方程式以及反应热的计算中，盖斯定律有着广泛的应用，需要熟练掌握并结合有关数学知识灵活运用。