Question

7．一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物（NOx）的污染．已知：
①CH₄（g）+4NO₂ （g）═4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
②CH₄ （g）+4NO（g）═2N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g）△H₂=-1160kJ•mol^-1
下列选项不正确的是（　　）

• A． CH₄ （g）+2NO₂ （g）═N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g）△H=-867 kJ•mol^-1
• B． CH₄ （g）+4NO₂ （g）═4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂O（l）△H₃＜△H₁
• C． 若用0.2 mol CH₄还原NO₂至N₂，则反应中放出的热量一定为173.4kJ
• D． 若用标准状况下2.24 L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子为0.8mol

Answer 1

分析 A．由盖斯定律可知，$\frac{①+②}{2}$可得到反应CH₄ （ g ）+2NO₂ （ g ）=N₂（ g ）+CO₂ （ g ）+2H₂O （g）；
B．氮气再转化为NO的过程是放热过程，水蒸气转化为液态的水是放热过程；
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=$\frac{V}{Vm}$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，故A正确；
B．根据CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，氮气再转化为NO的过程是放热过程，水蒸气转化为液态的水是放热过程，所以CH₄ （g）+4NO₂ （g）═4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂O（l）△H₃＜△H₁故B正确；
C．由CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，用0.2 mol CH₄还原NO₂至N₂，放出的热量为0.2mol×867kJ•mol^-1=173.4kJ，但是甲烷的反应不一定彻底，故C错误；
D．甲烷的物质的量为0.1mol，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0.1mol×8=0.8mol，故D正确；
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，题目难度中等．