Question

研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。

(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。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)

若用标准状况下3.36LNO₂氧化CO至CO₂（NO₂完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为_____mol，放出的热量为_________ kJ（用含有a和b的代数式表示）。

(2)己知下列反应的反应热：

①CH₃COOH(1)+2O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(1)  △H=-870.3kJ/mo1

②C(s)+O₂(g) =CO₂(g)  ΔH=-393.5kJ/mo1

③2C(s)+2H₂(g)+O₂(g) =CH₃COOH(1)  ΔH=-488.3kJ/mo1

请写出H₂燃烧热的热化学方程式______________________________________。

(3)在101kPa下，CH₄(g)、H₂(g)、C(s) 的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol 和393.5kJ/mol，则CH₄(g)分解为H₂(g)、C(s)的热化学方程式_______________________________。

Answer

0.6 -3/40(2a+b) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ•mol-1 CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+74.8kJ•mol-1

【解析】(1) NO2氧化CO至CO2，氮元素化合价由+4价变为0价，n(e-)=×4=0.6 mol；已知：①CO(g)+NO2(g)＝NO(g)+CO2(g)  △H1=-a KJ·mol-1 (a＞0)，②2CO(g)+2NO(g)＝N2(g)+2CO2(g)  △H2=-b KJ·mol-1 (b＞0)，根据盖斯定律，由①×2+②得反应4CO(g)+2 NO2(g)= N2(g)+4 CO2(g) ΔH=-2a-b kJ·mol-1；

4CO(g)+2NO2(g)= N2(g)+4CO2(g) ΔH=-2a-b kJ·mol-1；

2 mol -2a-b

0.15 mol x

x=kJ·mol-1=-kJ·mol-1，故放热kJ；

(2) 己知：①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H1=-870.3kJ/mo1；②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2=-393.5kJ/mo1；③2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(1) ΔH3=-488.3kJ/mo1；根据盖斯定律，由×③-②+①得反应H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=×ΔH3-ΔH2+ΔH1=×（-488.3kJ/mo1）-（-393.5kJ/mo1）+（-870.3kJ/mo1）=-285.8kJ•mol-1，故H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ•mol-1；（3）实验测得碳单质、氢气、甲烷的燃烧热（△H）分别为-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol，则它们的热化学反应方程式分别为：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol；②H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ/mol；③CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol；根据盖斯定律，由①+②×2-③得，C（s）+2H2（g）=CH4（g），△H=[（-393.5kJ/mol）+（-285.8kJ/mol）×2]-（-890.3kJ/mol）=-74.8kJ/mol，则CH4(g)分解为H2(g)、C(s)的热化学方程式为：CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+74.8kJ•mol-1。