Question

15．研究NOx、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義．
（1）氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體．已知：
①CO（g）+NO₂（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO （g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1（b＞0）
若用標準狀況下 3.36LCO還原NO₂至N₂（CO完全反應）的整個過程中轉移電子的物質的量為0.3mol，放出的熱量為$\frac{3（2a+b）}{80}$kJ（用含有a和b的代數式表示）．
（2）用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1①
②CH₄（g）+4NO （g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=？②
若1molCH₄還原NO₂至N₂的整個過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=-1160kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律求出4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）的反應熱，反應中3.36LCO即0.15mol轉移0.3mol電子，根據物質的量之比等于熱量比求出放出的熱量；
（2）已知①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1①
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=？②
將方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，結合1molCH₄還原NO₂至N₂的整個過程中放出的熱量為867kJ計算．

解答 解：（1）①CO（g）+NO₂（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-a KJ•mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO （g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-b KJ•mol^-1（b＞0）
將方程式①×2+②得4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a） KJ•mol^-1×2+（-b KJ•mol^-1）=-（2a+b）KJ•mol^-1
所以其熱化學反應方程式為：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=-（2a+b）KJ•mol^-1，
根據方程式知轉移電子的物質的量=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×2=0.3mol，放出的熱量=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×$\frac{（2a+b）kJ/mol}{4}$=$\frac{3（2a+b）}{80}$kJ，
故答案為：0.3；$\frac{3（2a+b）}{80}$；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1①
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=？②
將方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，
根據方程式知，1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，所以△H₂=-867KJ/mol×2-（-574KJ/mol）=-1160KJ/mol，
故答案為：-1160KJ/mol．

點評 本題考查了蓋斯定律的有關計算，會利用蓋斯定律書寫出反應物之間的關系式是解本題關鍵，難度中等．