Question

13．（1）Na₂CO₃•10H₂O（s）═Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H₁=+532.36kJ•mol^-1
Na₂CO₃•10H₂O（s）═Na₂CO₃•H₂O（s）+9H₂O（g）△H₂=+473.63kJ•mol^-1
寫出Na₂CO₃•H₂O脫水反應的熱化學方程式Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．
（2）用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂整個過程中轉移的電子總數為1.6N_A（阿伏加德羅常數的值用N_A表示），放出的熱量為173.4kJ．

Answer 1

分析 （1）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），根據蓋斯定律來計算；
（2）已知①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1，②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1 160kJ•mol^-1，$\frac{1}{2}$（①+②）可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），根據化合價變化、蓋斯定律計算出反應0.2mol甲烷轉移的電子數及放出的熱量．

解答 解：（1）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），
即Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案為：Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol；
（2）已知①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1，②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1 160kJ•mol^-1，$\frac{1}{2}$（①+②）可得③CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-$\frac{574+1160}{2}$kJ•mol^-1=-867kJ•mol^-1，標況下4.48L甲烷的物質的量為：n（CH₄）=0.2mol，甲烷中碳元素的化合價為-4價，反應產物二氧化碳中C元素化合價為+4價，化合價變化為8，即完全反應1mol甲烷轉移了8mol（8N_A）電子，則反應0.2mol甲烷轉移的電子總數為：0.2mol×8N_A=1.6N_A，根據熱化學方程式③可知，完全反應0.2mol甲烷放熱的熱量為：867kJ•mol^-1×0.2mol=173.4kJ，故答案為：1.6N_A；173.4．

點評 本題考查反應熱以及氧化還原反應的計算，題目難度中等，注意掌握蓋斯定律的含義及熱化學方程式的書寫原則，明確氧化還原反應中電子轉移的計算方法，試題側重于學生的計算能力和分析能力的考查．