Question

一定條件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．已知：
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-1160kJ/mol
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂
現(xiàn)有一份在相同條件下對(duì)H₂的相對(duì)密度為17的NO與NO₂的混合氣體，用16g甲烷氣體催化還原該混合氣體，恰好生成氮?dú)�、二氧化碳�(xì)怏w和水蒸氣，共放出1042.8kJ熱量．則△H₂=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：相同條件下，不同氣體的摩爾質(zhì)量之比等于其密度之比，據(jù)此計(jì)算氮氧化物平均摩爾質(zhì)量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量計(jì)算NO和二氧化氮的物質(zhì)的量之比；根據(jù)蓋斯定律確定甲烷和二氧化氮之間的方程式，根據(jù)甲烷和NO、NO₂之間的反應(yīng)確定分別和NO、NO₂之間反應(yīng)需要甲烷的物質(zhì)的量之比，再根據(jù)焓變進(jìn)行計(jì)算；

解答： 解：在相同條件下對(duì)H₂的相對(duì)密度為17的NO與NO₂的混合氣體，相同條件下，氣體的密度之比等于其摩爾質(zhì)量之比，所以混合氣體的摩爾質(zhì)量為34g/mol，設(shè)n（NO）為x，n（NO₂）為y，混合氣體摩爾質(zhì)量=

30xg+46yg

(x+y)mol

=34g/mol，x：y=3：1，16g甲烷的物質(zhì)的量=

16g

16g/mol

=1mol，
根據(jù)蓋斯定律知，CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=0.5（△H₁+△H₂）
NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為3：1，根據(jù)方程式知，當(dāng)NO和NO₂完全轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)，分別和NO、NO₂反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量之比=

3

4

：

1

2

=3：2，則有0.6mol甲烷和NO反應(yīng)、0.4mol的甲烷和NO₂反應(yīng)，0.6mol甲烷和NO反應(yīng)放出的熱量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ，0.4mol甲烷和NO₂完全反應(yīng)放出的熱量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ，則0.4mol甲烷和NO₂完全反應(yīng)放出的熱量=0.5（△H₁+△H₂）×0.4mol=0.2mol×（1160kJ/mol+△H₂）=346.8kJ，則△H₂=

346.8kJ

0.2mol

=-574 kJ/mol，
故答案為：-574 kJ/mol；

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了反應(yīng)熱的計(jì)算，題目整體計(jì)算量較大，側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等．