Question

(1)用CH₄催化还原NO_x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＝－1 160 kJ·mol^－1

若用标准状况下4.48 L CH₄还原NO₂生成N₂，反应中转移的电子总数为________ (阿伏加德罗常数用N_A表示)，放出的热量为________kJ。

(2)已知：C₃H₈(g)  ==  CH₄(g)＋HC≡CH(g)＋H₂(g)　ΔH₁＝＋156.6 kJ·mol^－1

CH₃CH=CH₂(g)  ==  CH₄(g)＋HC≡CH(g)      ΔH₂＝＋32.4 kJ·mol^－1

则相同条件下，反应C₃H₈(g)  ===  CH₃CH=CH₂(g)＋H₂(g)的ΔH＝______kJ·mol^－1。

(3)甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为CH₄(g)＋H₂O(g) CO(g)＋3H₂(g)。部分物质的燃烧热数据如下表：已知1 mol H₂O(g)转变为1 mol 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·mol^－^1)
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

Answer

1.6 NA173.4＋124.2CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1

【解析】

（1）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，
利用盖斯定律（①+②）可得：③CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-kJ•mol-1=-867kJ•mol-1，标况下4.48L甲烷的物质的量为：n（CH4）==0.2mol，甲烷中碳元素的化合价为-4价，反应产物二氧化碳中C元素化合价为+4价，化合价变化为8，即完全反应1mol甲烷转移了8mol（8NA）电子，则反应0.2mol甲烷转移的电子总数为：0.2mol×8NA=1.6NA；根据热化学方程式③可知，完全反应0.2mol甲烷放热的热量为：867kJ•mol-1×0.2mol=173.4kJ；

（2）①C3H8（g）→CH4（g）+HC≡CH（g）+H2（g）△H1=156.6kJ•mol-1
②CH3CH=CH2（g）→CH4（g）+HC≡CH（g）△H2=32.4kJ•mol-1
依据盖斯定律①-②得到C3H8（g）→CH3CH=CH2（g）+H2（g）△H=+124.2KJ/mol
则相同条件下，反应C3H8（g）→CH3CH=CH2（g）+H2（g）△H=+124.2KJ/mol；

（3）已知：①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1；②CO（g）+O2（g）=CO2（g） ）△H=-283.0kJ•mol-1；③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l））△H=-890.3kJ•mol-1，④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1，利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H=（-44.0kJ•mol-1）+（-890.3kJ•mol-1）-（-283.0kJ•mol-1）-3×（-285.8kJ•mol-1）=+206.1 kJ•mol-1，

点睛：考查化学平衡的计算以及盖斯定律的应用，理解盖斯定律是解题的关键。根据盖斯定律，由已知热化学反应方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减。盖斯定律的使用方法：①写出目标方程式；②确定“过渡物质”(要消去的物质)；③用消元法逐一消去“过渡物质”。