Question

18．一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=-1 160kJ•mol^-1
下列叙述正确的是（　　）

• A． CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ•mol^-1
• B． CH₄催化还原NO_x为N₂的过程中，若x=1.6，则转移电子3.2 mol
• C． 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
• D． 若用标准状况下4.48 L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移电子3.2 mol

Answer 1

分析 A．由反应①+②可得到2CH₄（g）+4NO₂（g）═2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（ g ），再利用化学计量数与反应热成正比来计算；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分别为0.6mol、0.4mol，转移的电子数为0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）；
C．利用热化学反应方程式中化学计量数与反应热的关系来计算；
D．利用n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算甲烷的物质的量，再利用碳元素化合价的变化来计算转移的电子数．

解答 解：A．反应①+②可得到2CH₄（g）+4NO₂（g）═2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（ g ），△H=（-574kJ•mol^-1）+（-1160kJ•mol^-1）=-1734kJ•mol^-1，
则CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，若生成液态水，则放出的热量大于867KJ，故A错误；
B．x=1.6，1molNO_x中NO₂、NO分别为0.6mol、0.4mol，转移的电子数为0.6mol×（4-0）+0.4mol×（2-0）=3.2mol，但该反应中NO_x的物质的量不确定，则转移的电子数不确定，故B错误；
C．由CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，放出的热量为0.2mol×867kJ•mol^-1=173.4kJ，故C正确；
D．甲烷的物质的量为$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，碳元素的化合价由-4价升高为+4价，则转移的电子总数为为0.2mol×8=1.6mol，故D错误；
故选C．

点评 本题考查学生利用盖斯定律来计算反应的反应热，并学会利用化学计量数与反应热的关系、利用化合价的变化分析电子转移的数目来就解答即可．