Question

7．一定條件下，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
下列選項不正確的是（　　）

• 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還原NO₂至N₂，則反應中放出的熱量一定為173.4kJ
• D． 若用標準狀況下2.24 L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉移的電子為0.8mol

Answer 1

分析 A．由蓋斯定律可知，$\frac{①+②}{2}$可得到反應CH₄ （ g ）+2NO₂ （ g ）=N₂（ g ）+CO₂ （ g ）+2H₂O （g）；
B．氮氣再轉化為NO的過程是放熱過程，水蒸氣轉化為液態的水是放熱過程；
C．利用熱化學反應方程式中化學計量數與反應熱的關系來計算；
D．利用n=$\frac{V}{Vm}$計算甲烷的物質的量，再利用碳元素化合價的變化來計算轉移的電子數．

解答 解：A．反應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，
則CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，故A正確；
B．根據CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，氮氣再轉化為NO的過程是放熱過程，水蒸氣轉化為液態的水是放熱過程，所以CH₄ （g）+4NO₂ （g）═4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂O（l）△H₃＜△H₁故B正確；
C．由CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（ g ）△H=-867kJ•mol^-1，用0.2 mol CH₄還原NO₂至N₂，放出的熱量為0.2mol×867kJ•mol^-1=173.4kJ，但是甲烷的反應不一定徹底，故C錯誤；
D．甲烷的物質的量為0.1mol，碳元素的化合價由-4價升高為+4價，則轉移的電子總數為為0.1mol×8=0.8mol，故D正確；
故選C．

點評 本題考查學生利用蓋斯定律來計算反應的反應熱，并學會利用化學計量數與反應熱的關系、利用化合價的變化分析電子轉移的數目來就解答即可，題目難度中等．