Question

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）+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^一1．
下列选项正确的是（　　）

A．CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ?mol^-1

B．若0.2 mol CH₄还原NO₂至N₂，在上述条件下放出的热量为173.4 kJ

C．1molCH₄催化还原NO_x为N₂的过程中，若x=1.6，则转移的电子为3.2 mol

D．若用标准状况下2.24L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子为0.8 mol

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、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．
C、碳元素化合价由CH₄中-4价升高为CO₂中+4价，据此计算．
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、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B正确；
C、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=1.6，则转移的电子为1mol×[4-（-4）]=8mol，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，故D正确．
故选：BD．

点评：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．