Question

一定条件下，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
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量．则△H₂=

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算

专题：化学反应中的能量变化

分析：相同条件下，不同气体的摩尔质量之比等于其密度之比，据此计算氮氧化物平均摩尔质量，再根据平均摩尔质量计算NO和二氧化氮的物质的量之比；根据盖斯定律确定甲烷和二氧化氮之间的方程式，根据甲烷和NO、NO₂之间的反应确定分别和NO、NO₂之间反应需要甲烷的物质的量之比，再根据焓变进行计算；

解答： 解：在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，相同条件下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，所以混合气体的摩尔质量为34g/mol，设n（NO）为x，n（NO₂）为y，混合气体摩尔质量=

30xg+46yg

(x+y)mol

=34g/mol，x：y=3：1，16g甲烷的物质的量=

16g

16g/mol

=1mol，
根据盖斯定律知，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的物质的量之比为3：1，根据方程式知，当NO和NO₂完全转化为氮气时，分别和NO、NO₂反应的甲烷的物质的量之比=

3

4

：

1

2

=3：2，则有0.6mol甲烷和NO反应、0.4mol的甲烷和NO₂反应，0.6mol甲烷和NO反应放出的热量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ，0.4mol甲烷和NO₂完全反应放出的热量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ，则0.4mol甲烷和NO₂完全反应放出的热量=0.5（△H₁+△H₂）×0.4mol=0.2mol×（1160kJ/mol+△H₂）=346.8kJ，则△H₂=

346.8kJ

0.2mol

=-574 kJ/mol，
故答案为：-574 kJ/mol；

点评：本题综合考查了反应热的计算，题目整体计算量较大，侧重于对基础知识综合应用的考查，题目难度中等．