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H₂的相對密度為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，恰好生成氮氣、二氧化碳氣體和水蒸氣，共放出1042.8kJ熱量．則△H₂=

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算

專題：化學反應中的能量變化

分析：相同條件下，不同氣體的摩爾質量之比等于其密度之比，據此計算氮氧化物平均摩爾質量，再根據平均摩爾質量計算NO和二氧化氮的物質的量之比；根據蓋斯定律確定甲烷和二氧化氮之間的方程式，根據甲烷和NO、NO₂之間的反應確定分別和NO、NO₂之間反應需要甲烷的物質的量之比，再根據焓變進行計算；

解答： 解：在相同條件下對H₂的相對密度為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量之比，所以混合氣體的摩爾質量為34g/mol，設n（NO）為x，n（NO₂）為y，混合氣體摩爾質量=

30xg+46yg

(x+y)mol

=34g/mol，x：y=3：1，16g甲烷的物質的量=

16g

16g/mol

=1mol，
根據蓋斯定律知，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的物質的量之比為3：1，根據方程式知，當NO和NO₂完全轉化為氮氣時，分別和NO、NO₂反應的甲烷的物質的量之比=

3

4

：

1

2

=3：2，則有0.6mol甲烷和NO反應、0.4mol的甲烷和NO₂反應，0.6mol甲烷和NO反應放出的熱量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ，0.4mol甲烷和NO₂完全反應放出的熱量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ，則0.4mol甲烷和NO₂完全反應放出的熱量=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；

點評：本題綜合考查了反應熱的計算，題目整體計算量較大，側重于對基礎知識綜合應用的考查，題目難度中等．