Question

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）△H=-574kJ?mol^-1CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1 160kJ?mol^-1若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移电子总数为

 

（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：氧化还原反应的电子转移数目计算

专题：氧化还原反应专题

分析：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

1

2

（①+②）可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-

574+1160

2

kJ?mol^-1=867kJ?mol^-1，根据化合价变化计算出反应0.2mol甲烷转移的电子数及放出的热量．

解答： 解：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

1

2

（①+②）可得：③CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-

574+1160

2

kJ?mol^-1=-867kJ?mol^-1，
标况下4.48L甲烷的物质的量为：n（CH₄）=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，甲烷中碳元素的化合价为-4价，反应产物二氧化碳中C元素化合价为+4价，化合价变化为8，即完全反应1mol甲烷转移了8mol（8N_A）电子，
则反应0.2mol甲烷转移的电子总数为：0.2mol×8N_A=1.6N_A；
根据热化学方程式③可知，完全反应0.2mol甲烷放热的热量为：867kJ?mol^-1×0.2mol=173.4kJ，
故答案为：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，题目难度中等，注意掌握盖斯定律的含义及热化学方程式的书写原则，明确氧化还原反应中电子转移的计算方法，试题侧重于学生的计算能力和分析能力的考查．