Question

【題目】（1）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)理為

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－574 kJ·mol－1

②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－1 160 kJ·mol－1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為___________________________。

（2）氫氣不僅是新能源，也是重要的化工原料。氫氣可由甲烷制備：CH4（g）＋H2O（l）===CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1，已知298 K時，CH4（g）、CO（g）的燃燒熱分別為890 kJ·mol－1、283 kJ·mol－1。寫出氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式_______________________________。

（3）如下圖所示表示的是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：____________________________________。

Answer 1

【答案】CH4(g)＋2NO2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.7 kJ·mol－1 NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ· mol－1

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律書寫NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式；

（2）氫氣的燃燒熱是1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水放出的能量；

（3）根據(jù)圖示，NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO放出能量是368-134=234 kJ；

（1）①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－574 kJ·mol－1 ②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－1 160 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律①+②得CH4(g)＋2NO2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1；

（2）①CH4（g）＋H2O（l）===CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1，

根據(jù)298 K時，CH4（g）、CO（g）的燃燒熱分別為890 kJ·mol－1、283 kJ·mol－1，可知

② CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890 kJ·mol－1

③CO（g）+ O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283 kJ·mol－1；

根據(jù)蓋斯定律②-① -③得氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.7 kJ·mol－1；

（3）根據(jù)圖示，NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO放出能量是368-134=234 kJ，熱化學(xué)方程式是NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ· mol－1。