Question

（1）如图1是1molNO₂(g)和1molCO(g)反应生成CO₂和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E₁________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH________。请写出NO₂和CO反应的热化学方程式：________________。

（2）观察图a和图b，根据盖斯定律，写出△H₁、△H₂、△H₃、△H₄、△H₅和△H₆的关系。图a：________________________；图b：_________________________。

（3）用CH₄催化还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

请写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成参与大气循环的气体和液态水的热化学方程式________。

Answer

减小 不变 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）若在反应体系中加入催化剂，活化能降低，则E1减小；由图可以知道，ΔH =E1－E2=134kJ/mol－368kJ/mol=-234kJ/mol；1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO，则NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ/mol；

（2）图a：以A为起点，最终回到A，整个过程没有能量变化，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0；图b：变化有两个途径A→F，A→B→C→D→E→F，两个途径的热效应相同，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

则－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，则CH4(g)与NO2(g)反应生成参与大气循环的气体和液态水的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-955kJ/mol。