Question

【題目】研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義。

(1)氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知：

①CO(g)+NO2(g)＝NO(g)+CO2(g) △H=-a KJ·mol-1 (a＞0)

②2CO(g)+2NO(g)＝N2(g)+2CO2(g) △H=-b KJ·mol-1 (b＞0)

若用標準狀況下3.36LNO2氧化CO至CO2（NO2完全反應）的整個過程中轉移電子的物質的量為_____mol，放出的熱量為_________ kJ（用含有a和b的代數式表示）。

(2)己知下列反應的反應熱：

①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H=-870.3kJ/mo1

②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mo1

③2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(1) ΔH=-488.3kJ/mo1

請寫出H2燃燒熱的熱化學方程式______________________________________。

(3)在101kPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s) 的燃燒熱分別為890.3kJ/mol、285.8kJ/mol 和393.5kJ/mol，則CH4(g)分解為H2(g)、C(s)的熱化學方程式_______________________________。

Answer 1

【答案】 0.6 -3/40(2a+b) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1 CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+74.8kJmol-1

【解析】(1) NO2氧化CO至CO2，氮元素化合價由+4價變為0價，n(e-)=×4=0.6 mol；已知：①CO(g)+NO2(g)＝NO(g)+CO2(g)△H1=-a KJ·mol-1(a＞0)，②2CO(g)+2NO(g)＝N2(g)+2CO2(g)△H2=-b KJ·mol-1(b＞0)，根據蓋斯定律，由①×2+②得反應4CO(g)+2 NO2(g)= N2(g)+4 CO2(g) ΔH=-2a-b kJ·mol-1；

4CO(g)+2NO2(g)= N2(g)+4CO2(g) ΔH=-2a-b kJ·mol-1；

2 mol -2a-b

0.15 mol x

x=kJ·mol-1=-kJ·mol-1，故放熱kJ；

(2) 己知：①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H1=-870.3kJ/mo1；②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2=-393.5kJ/mo1；③2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(1) ΔH3=-488.3kJ/mo1；根據蓋斯定律，由×③-②+①得反應H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=×ΔH3-ΔH2+ΔH1=×（-488.3kJ/mo1）-（-393.5kJ/mo1）+（-870.3kJ/mo1）=-285.8kJmol-1，故H2燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1；（3）實驗測得碳單質、氫氣、甲烷的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol，則它們的熱化學反應方程式分別為：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol；②H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ/mol；③CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol；根據蓋斯定律，由①+②×2-③得，C（s）+2H2（g）=CH4（g），△H=[（-393.5kJ/mol）+（-285.8kJ/mol）×2]-（-890.3kJ/mol）=-74.8kJ/mol，則CH4(g)分解為H2(g)、C(s)的熱化學方程式為：CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+74.8kJmol-1。