Question

【題目】CH4、H2、C都是優質的能源物質，它們燃燒的熱化學方程式為：
①2CH4（g）+4O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣890.3kJmol﹣1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=﹣571.6kJmol﹣1
③C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣393.5Kjmol﹣1

（1）在深海中存在一種甲烷細菌，它們依靠酶使甲烷氣體與O2作用而產生的能量存活，甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態水，放出的能量（填“＞”、“＜”或“=”）890.3kJ．
（2）甲烷與CO2可用于合成合成氣（主要成分是一氧化碳和氫氣）：CH4+CO2═2CO+2H2 ， 1g CH4完全反應可釋放15.46kJ的熱量，則：
①圖1（所有物質均為氣態）能表示該反應過程中能量變化的是（填字母）．
②若將物質的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中，體系放出的熱量隨時間的變化如圖2所示，則CH4的轉化率為 ．
（3）C（s）與H2（g）不反應，所以C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反應熱無法直接測量，但通過上述反應可求出C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反應熱△H= ．
（4）目前對于上述三種物質的研究是燃料研究的重點，下列關于上述三種物質的研究方向中可行的是（填字母）．
A.尋找優質催化劑，使CO2與H2O反應生成CH4與O2 ， 并放出熱量
B.將固態碳合成為C60 ， 以C60作為燃料
C.尋找優質催化劑，利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣（CO、H2）

Answer 1

【答案】
（1）=
（2）D；63%
（3）﹣74.8kJ?mol﹣1
（4）C
【解析】解：（1）CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890，.3kJmol﹣1 ， 得到甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態水放出的熱量等于890，.3kJmol﹣1 ， 所以答案是：=；（2）①甲烷與CO2可用于合成合成氣（主要成分是一氧化碳和氫氣）：CH4+CO2═2CO+2H2 ， 1g CH4完全反應可釋放15.46kJ的熱量，計算1mol甲烷完全反應放出的熱量=15.46KJ×16=247.36KJ，反應焓變△H=﹣247.36KJ/mol，反應為放熱反應，反應物能量高于生成物，反應的熱化學方程式為：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g） ， △H=﹣247.36KJ/mol，符合能量變化的圖象只有D符合，
所以答案是：D； ②反應的熱化學方程式為：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g） ， △H=﹣247.36KJ/mol，圖象可知反應達到平衡狀態放出熱量155.80KJ，則反應的甲烷物質的量= =0.63mol，甲烷轉化率為63%，
所以答案是：63%；（3）已知：①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H1=﹣890.3kJ/mol；②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=﹣571.6kJmol﹣1③C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H2=﹣393.5kJ/mol
蓋斯定律計算，②+③﹣①得到，反應C（石墨，s）+2H2（g）=CH4（g）△H=﹣74.8 kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣74.8 kJmol﹣1；（4）A．甲烷與氧氣的反應為放熱反應，可知CO2與H2O反應生成CH4和O2為吸熱反應，故A錯誤；
B．將固態碳合成C60 ， 以C60作燃料，產物相同，研究方向不可行，故B錯誤；
C．大氣中的CO2和海底開采的CH4合成合成氣（CO、H2），具有可行性，利用優質催化劑、太陽能實現轉化，故C正確；
故選C．
所以答案是：C；
【考點精析】認真審題，首先需要了解反應熱和焓變(在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱)．