Question

【題目】（1）如圖1是1molNO2(g)和1molCO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，則E1________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：________________。

（2）觀察圖a和圖b，根據蓋斯定律，寫出△H1、△H2、△H3、△H4、△H5和△H6的關系。圖a：________________________；圖b：_________________________。

（3）用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。

已知：① H2O(l)＝H2O(g) △H=+44 kJ/mol

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) △H= +1160 kJ/mol

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H= -574 kJ/mol

請寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成參與大氣循環的氣體和液態水的熱化學方程式________。

Answer 1

【答案】減小 不變 NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ/mol △H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0 △H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6 CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-955kJ/mol

【解析】

（1）若在反應體系中加入催化劑，活化能降低，則E1減小；由圖可以知道，ΔH =E1－E2=134kJ/mol－368kJ/mol=-234kJ/mol；1molNO2(g)和1molCO(g)反應生成CO2和NO，則NO2和CO反應的熱化學方程式為NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ/mol；

（2）圖a：以A為起點，最終回到A，整個過程沒有能量變化，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0；圖b：變化有兩個途徑A→F，A→B→C→D→E→F，兩個途徑的熱效應相同，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6；

（3）① H2O(l)＝H2O(g) △H=+44 kJ/mol

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) △H= +1160 kJ/mol

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H= -574 kJ/mol

則－2×①－×②＋×③，得：CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)，且△H=－2×(+44 kJ/mol)－×(+1160 kJ/mol)＋×(-574 kJ/mol)= -955kJ/mol，則CH4(g)與NO2(g)反應生成參與大氣循環的氣體和液態水的熱化學方程式為CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-955kJ/mol。