问题 计算题

(10分)(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1

若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为    (阿伏伽德罗常数用NA表示),放出的热量为         kJ。

(2)已知:C3H8(g )  ====  CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)       △H1=156.6kJ·mol-1

CH3CH=CH2(g)  ====  CH4(g)+HC≡CH(g)      △H2=32.4kJ·mol-1 

则相同条件下,反应C3H8(g)====CH3CH=CH2 (g)+H2(g)的△H    kJ·mol-1

(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。部分物质的燃烧热数据如右表:已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式                                   

物 质燃烧热(kJ·mol1
H2(g)-285.8
CO(g)-283.0
CH4(g)-890.3
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式                        

答案

(10分) (1) 1、6NA   173、4    (2) +124、2

(3)CH4(g) + H2O(g)  ="=" CO(g) + 3H2(g)  ∆H= --1420、7 kJ/mol

(4) N2 + 6e + 8H+ ="=" 2NH4+

题目分析:(1)根据盖斯定律可知,①+②即得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol1。标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol,失去0.2mol×8=1.6mol电子,放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol1=173.4 kJ。

(2)同样根据盖斯定律可知,①-②即得到C3H8(g)====CH3CH=CH2 (g)+H2(g),所以该反应的△H=+156.6kJ·mol-1-32.4kJ·mol-1=+124.2kJ/mol。

(3)根据物质的燃烧热可知,①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1、②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1、③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1、④ H2O(g)=H2O(l)  △H=-44.0 kJ/mol。所以根据盖斯定律可知,③+④-①×3-②即得到CH4(g) + H2O(g)  ="=" CO(g) + 3H2(g)  ∆H= --1420、7 kJ/mol。

(4)原电池中正极得到电子,所以氮气在正极得到电子。又因为溶液显酸性,所以正极电极反应式是N2 + 6e + 8H+ ="=" 2NH4+

点评:书写热化学方程式以及反应热的计算中,盖斯定律有着广泛的应用,需要熟练掌握并结合有关数学知识灵活运用。

单项选择题
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