Question

（10分）（1）用CH₄催化還原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＝－1160 kJ·mol^-1
若用標準狀況下4.48ＬCH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為　　　　（阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示），放出的熱量為　　　　　    kJ。
（2）已知：C₃H₈(g )  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)＋H₂(g)       △H₁＝156.6kJ·mol^-1
CH₃CH＝CH₂(g)  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)      △H₂＝32.4kJ·mol^-1 
則相同條件下，反應(yīng)C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)＋H₂(g)的△H＝    kJ·mol^-1。
(3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如右表：已知1mol H₂O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H₂O(l)時放出44.0 kJ熱量。寫出CH₄和H₂O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                   。

物 質(zhì)	燃燒熱（kJ·mol－1）
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

(4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl－NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應(yīng)式                        。

Answer 1

（10分） （1） 1、6NA   173、4    （2） +124、2
（3）CH₄(g) + H₂O(g)  ="=" CO(g) + 3H₂(g)  ?H= --1420、7 kJ/mol
(4) N₂ + 6e + 8H⁺ ="=" 2NH₄⁺

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②即得到CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol^－1。標準狀況下4.48 L CH₄的物質(zhì)的量為0.2 mol，失去0.2mol×8＝1.6mol電子，放出的熱量為0.2 mol×867 kJ·mol^－1＝173.4 kJ。
（2）同樣根據(jù)蓋斯定律可知，①－②即得到C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)＋H₂(g)，所以該反應(yīng)的△H＝＋156.6kJ·mol^-1－32.4kJ·mol^-1＝＋124.2kJ/mol。
（3）根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱可知，①H₂(g)+1/2O₂(g)＝H₂O(l)　ΔＨ＝－285.8 kJ·mol^-1、②CO(g)+1/2O₂(g)＝CO₂(g)　ΔＨ＝－283.0 kJ·mol^-1、③CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(l)　ΔＨ＝－890.3 kJ·mol^-1、④ H₂O(g)＝H₂O(l)  △H＝－44.0 kJ/mol。所以根據(jù)蓋斯定律可知，③＋④－①×3－②即得到CH₄(g) + H₂O(g)  ="=" CO(g) + 3H₂(g)  ?H= --1420、7 kJ/mol。
（4）原電池中正極得到電子，所以氮氣在正極得到電子。又因為溶液顯酸性，所以正極電極反應(yīng)式是N₂ + 6e + 8H⁺ ="=" 2NH₄⁺。
點評：書寫熱化學(xué)方程式以及反應(yīng)熱的計算中，蓋斯定律有著廣泛的應(yīng)用，需要熟練掌握并結(jié)合有關(guān)數(shù)學(xué)知識靈活運用。