Question

【題目】研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

（1）處理含CO、SO2煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉化為單質S。已知：

①CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－280.0 kJ·mol－1

②S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH＝－290.0 kJ·mol－1

此反應的熱化學方程式是_______。

（2）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：

CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）

2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－bkJ·mol－1（b>0）

若用標準狀況下22.4L CO還原NO2至N2（CO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）。

（3）用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－540 kJ·mol－1①

CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝？②

若1molCH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為860 kJ，則ΔH2＝__。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)= S(s)+2CO2(g) ΔH＝－270.0 kJ·mol－1 2 －1180 kJ·mol－1

【解析】

根據蓋斯定律計算反應熱時，通過適當的數學運算得到目標反應，并求出反應熱。

（1）①CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－280.0 kJ·mol－1

②S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH＝－290.0 kJ·mol－1

根據蓋斯定律，由①2－②可得到2CO(g)＋SO2(g)= S(s)+2CO2(g)，則ΔH＝(－280.0 kJ·mol－1)2－(－290.0 kJ·mol－1)= －270.0 kJ·mol－1，因此，CO、SO2煙道氣在催化劑作用下轉化為單質S的熱化學方程式是2CO(g)＋SO2(g)= S(s)+2CO2(g) ΔH＝－270.0 kJ·mol－1。

（2）①CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）

②2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－bkJ·mol－1（b>0）

根據蓋斯定律，由①2+②可得到4CO(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a+b)kJ·mol－1。若用標準狀況下22.4L CO（物質的量為1mol）還原NO2至N2（CO完全反應），根據碳元素的化合價變化（由+2到+4）可以知道，整個過程中轉移電子的物質的量為2mol；由4CO(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a+b)kJ·mol－1可以計算，放出的熱量為kJ。

（3）用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－540 kJ·mol－1①

CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝？②

根據蓋斯定律，由①+②可得到2CH4(g)＋4NO2(g)==2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2。若1molCH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為860 kJ，ΔH=－860 kJ·mol－12=－1720 kJ·mol－1，則ΔH2＝ΔH -ΔH1=－1720 kJ·mol－1－(－540 kJ·mol－1)= －1180 kJ·mol－1。