Question

一定條件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．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=-1160kJ?mol^一1．
下列選項正確的是（　�。�

A．CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-867 kJ?mol^-1

B．若0.2 mol CH₄還原NO₂至N₂，在上述條件下放出的熱量為173.4 kJ

C．1molCH₄催化還原NO_x為N₂的過程中，若x=1.6，則轉移的電子為3.2 mol

D．若用標準狀況下2.24L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉移的電子為0.8 mol

Answer 1

分析：A、根據(jù)蓋斯定律由已知熱化學方程式①+②可得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ?mol^-1，由于氣態(tài)水的能量比液態(tài)水的能量高，相同物質的量的甲烷反應生成液態(tài)水放出的熱量較多．
B、根據(jù)蓋斯定律由已知熱化學方程式①+②可得目標熱化學方程式，然后根據(jù)熱化學方程式計算放出的熱量．
C、碳元素化合價由CH₄中-4價升高為CO₂中+4價，據(jù)此計算．
D、標準狀況下2.24L CH₄的物質的量為0.1mol，碳元素化合價由CH₄中-4價升高為CO₂中+4價，據(jù)此計算．

解答：解：A、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=-1160kJ?mol^-1
由蓋斯定律①+②可得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ?mol^-1，即：
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ?mol^-1，由于氣態(tài)水的能量比液態(tài)水的能量高，所以1mol甲烷與2mol二氧化氮反應生成1mol氮氣、1mol二氧化碳、2mol液態(tài)水放出的熱量大于867kJ，故A錯誤；
B、由A可知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ?mol^-1，所以0.2 mol CH₄還原NO₂至N₂，在上述條件下放出的熱量為0.2mol×867 kJ?mol^-1=173.4 kJ，故B正確；
C、反應中碳元素化合價由CH₄中-4價升高為CO₂中+4價，1molCH₄催化還原NO_x為N₂的過程中，若x=1.6，則轉移的電子為1mol×[4-（-4）]=8mol，故C錯誤；
D、標準狀況下2.24L CH₄的物質的量為0.1mol，用0.1molCH₄還原NO₂至N₂，反應中碳元素化合價由CH₄中-4價升高為CO₂中+4價，轉移的電子為0.1mol×[4-（-4）]=0.8mol，故D正確．
故選：BD．

點評：考查反應熱的計算、蓋斯定律、氧化還原反應等，難度中等，注意A中物質的量狀態(tài)與能量關系，掌握利用蓋斯定律構造目標熱化學方程式．