Question

【題目】氮氧化物（NO2）是一種主要的大氣污染物，必須進行處理。

（1）汽車發動機工作時會引發N2和O2反應生成NO，其反應過程中的能量變化如下：

反應	N2(g)→2N(g)	O2(g)→2O(g)	N(g)＋O(g)→NO(g)
反應熱	△H1	△H2	△H3
熱量值kJ/mol	945	498	630

①△H1___0，△H3____0。（填“>”或“<”）

②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=____kJ·mol-1。

（2）利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：

CH4（g）+4NO2（g）==4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ·mol-l

CH4（g）+4NO（g）==2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）AH=-1160 kJ·mol-l

H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ·mol-l

CH4與NO2反應生成N2和H2O(l)的熱化學方程式為_______。

（3）潛艇中使用的液氮-液氧燃料電池工作原理如圖所示：

①電極a名稱是______。

②電解質溶液中OH-離子向_____移動（填“電極a”或“電極b”）。

③電極b的電極反應式為_____。

（4）可通過NH3與NaClO反應來制得火箭燃料肼（N2H4）。該反應的化學反應方程式是_____。

Answer 1

【答案】＞ ＜ +183 CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2 （g）+2H2O (l) △H=-955kJ·mol-l 負極 電極a O2 +2H2O +4e-=4OH- 2NH3 +NaClO=N2H4+NaCl+H2O

【解析】

（1）①斷鍵需要吸收能量，即△H1>0，形成化學鍵，釋放能量，即△H3<0；

②△H=△H1＋△H2－2△H3=(945kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2×630kJ·mol－1)=＋183kJ·mol－1；

（2）CH4和NO2發生反應CH4＋2NO2=N2＋2H2O(l)＋CO2，①CH4（g）+4NO2（g）==4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g），②CH4（g）+4NO（g）==2N（g）+CO2（g）+2H2O（g），③H2O（l）=H2O（g），根據蓋斯定律，得出△H=－955kJ·mol－1，即熱化學反應方程式為CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2 （g）+2H2O (l) △H=-955kJ·mol-l；

（3）①根據裝置圖，電極a上NH3→N2，N的化合價升高，即電極a為負極；

②根據原電池工作原理，OH－向負極移動，即OH－移向電極a；

③電極b的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

（4）NH3作還原劑，NaClO作氧化劑，NaClO將NH3氧化成N2H4，本身被還原成NaCl，其反應方程式為2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O。