Question

【題目】氮氧化物（NOx）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	ΔH 1	ΔH 2	ΔH 3
熱量值kJ·mol-1	945	498	630

①ΔH 1_____0，ΔH 3_____0。（填“＞”或“＜”）

②N2(g)+O2(g) = 2NO(g) ΔH＝______kJ·mol-1。

(2)利用NH3在一定條件下與NO反應生成無污染的氣體。其熱化學方程式為：4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH＝－1807.98 kJ·mol-1，下列能表示該反應中能量變化的是_______（填字母）。

A.

B.

C.

(3)利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：

CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol-1

CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol-1

H2O(l) = H2O(g) ΔH＝+44 kJ·mol-1

則CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝________，1.6 g CH4還原NO2 生成N2和液態水時放出的熱量為______kJ。

(4)利用電解法處理含氮氧化物的廢氣。實驗室模擬電解法吸收NO，裝置如圖所示（均為石墨電極），電解過程中NO轉化為硝酸的化學方程式為______。

Answer 1

【答案】＞ ＜ 183 B －867 kJ·mol-1 95.5 2NO+4H2O2HNO3+3H2

【解析】

(1)①斷裂化學鍵需要吸收能量，形成化學鍵需要放出能量；

②蓋斯定律計算得到反應的焓變；

(2) 4NH3 (g) +6NO (g) =5N2 (g)+6H2O (g) △H=-1807.98kJ.mol-1，反應為放熱反應，反應物能量高于生成物，據此分析判斷圖象；

(3) 根據蓋斯定律計算，由(①+②)×-③×2得反應；

(4)陽極上一氧化氮失電子生成硝酸，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫電極反應，得到反應的化學方程式。

(1)①N2(g)→2N(g)是斷裂化學鍵吸收能量，△H1 >0，N(g)+O(g)→NO(g)是形成化學鍵放出能量，△H3 < 0；

②Ⅰ、N2(g)→2N(g) △H1 = +945kJ/mol；

Ⅱ、O2(g)→2O(g) △H2 = 498kJ/mol；

Ⅲ、N(g)+O(g)→NO(g) △H3 = -630kJ/ mol；

蓋斯定律計算Ⅰ+Ⅱ +2×Ⅲ得到N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H =+183kJ/mol；

(2) 4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH＝－1807.98 kJ·mol-1，反應為放熱反應，反應物能量高于生成物，反應焓變為負值為-1807.98 kJ·mol-1，

答案選B；

(3)①CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝ －574 kJ·mol-1

②CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol-1

③H2O(l) = H2O(g) ΔH＝+44 kJ·mol-1

蓋斯定律計算(①+②)×-③×2得到CH4與NO2反應生成N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式：CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(l) △H=－955 kJ·mol-1；

1mol CH4還原二氧化氮生成N2和液態水放出熱量955kJ，1.6gCH4物質的量= 0.1mol，還原NO2生成N2和液態水時放出的熱量為95.5kJ；

(4)電解過程中陽極反應中NO轉化為硝酸的電極反應式為: NO- 3e- + 2H2O =NO3- +4H+，陰極電極反應為:2H++2e-=H2↑，電解過程中NO轉化為硝酸的化學方程式為: 2NO+4H2O2HNO3+3H2。