Question

17．一定条件下用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．已知：
①CH₄（g）+4N0₂（g）═4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574 kJ．mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-1
则下列选项中正确的是（　　）

• A． CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ．mol^-1
• B． CH₄催化还原1molNOx为N₂的过程中，若x=1.5，则转移的电子总数为3×6.02×10²¹
• C． 若0.2 mol CH₄还原N0₂至N₂，在上述条件下吸收眵热迸为173.4 kJ
• D． 若用4.48 LCH₄还原N0₂至N₂，整个过程中转移电子总数为1.6×6.02×10²¹

Answer 1

分析 A、根据盖斯定律由已知热化学方程式①+②可得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ•mol^-1，由于气态水的能量比液态水的能量高，相同物质的量的甲烷反应生成液态水放出的热量较多；
B、碳元素化合价由CH₄中-4价升高为CO₂中+4价，据此计算；
C、根据盖斯定律由已知热化学方程式①+②可得目标热化学方程式，然后根据热化学方程式计算放出的热量；
D、标准状况下2.24L CH₄的物质的量为0.1mol，碳元素化合价由CH₄中-4价升高为CO₂中+4价，据此计算．

解答 解：A、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=-1160kJ•mol^-1
由盖斯定律①+②可得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ•mol^-1，即：
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ•mol^-1，由于气态水的能量比液态水的能量高，所以1mol甲烷与2mol二氧化氮反应生成1mol氮气、1mol二氧化碳、2mol液态水放出的热量大于867kJ，故A错误；
B、反应中碳元素化合价由CH₄中-4价升高为CO₂中+4价，1molCH₄催化还原NO_x为N₂的过程中，若x=1.5，则转移的电子为1mol×[3-（-0）]=3mol，则转移的电子总数为3×6.02×10²³，故B正确；
C、由A可知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ•mol^-1，所以0.2 mol CH₄还原NO₂至N₂，在上述条件下放出的热量为0.2mol×867 kJ•mol^-1=173.4 kJ，故C错误；
D、标准状况下2.24L CH₄的物质的量为0.1mol，用0.1molCH₄还原NO₂至N₂，反应中碳元素化合价由CH₄中-4价升高为CO₂中+4价，转移的电子为0.1mol×[4-（-4）]=0.8mol，而状况不知，无法由体积求物质的量，故D错误．
故选：B．

点评 本题考查反应热的计算、盖斯定律、氧化还原反应等，难度中等，注意A中物质的量状态与能量关系，掌握利用盖斯定律构造目标热化学方程式．