Question

【題目】(1)在101 kPa時,1 mol CH4完全燃燒生成CO2和液態水,放出890 kJ的熱量。

①CH4的燃燒熱為___,表示燃燒熱的熱化學方程式為_____________;

②1 000 L CH4(標準狀況)燃燒后所產生的熱量為_____。

(2)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH= -574kJ·mol-1,CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　 ΔH= -1 160 kJ·mol-1。寫出CH4將NO2還原為N2的熱化學方程式:_______________。

Answer 1

【答案】 890 kJ·mol-1 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1　 3.97×104 kJ CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867 kJ·mol-1

【解析】燃燒熱：在25℃，101kPa時，1mol純物質完全燃燒生成穩定氧化物時放出的熱量；根據標準狀況下，n=V/Vm計算1000L甲烷的物質的量，然后結合甲烷的燃燒熱值，計算放出的熱量；已知①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJmol-1；②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJmol-1，利用蓋斯定律將（①+②）/2可得到：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，據此計算反應熱。

（1）①在25℃、101kPa下，1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態水放熱890kJ，所以甲烷燃燒熱的熱化學方程式為：CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ·mol-1；正確答案：890 kJ·mol-1；CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。　

②標準狀況下1000L甲烷氣體的物質的量n=1000/22.4=44.6mol，則燃燒后產生的熱量等于890kJ·mol-1×44.6mol=3.97×104kJ；正確答案：3.97×104 kJ。

（2）由反應：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJmol-1；②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJmol-1，根據蓋斯定律可知，（①+②）/2可得到：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，△H==-867kJ·mol-1，所以CH4將NO2還原為N2的熱化學方程式為CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ·mol-1；正確答案：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ·mol-1。