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 NA 173.4 ＋124.2 CH4(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，