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:

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -890.3 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1

（1）在深海中存在一種甲烷細菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用而產生的能量存活,甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態水,放出的能量____________(填“>”、“<”或“=”)890.3 kJ。

（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+2H2,1 g CH4完全反應可釋放15.46 kJ的熱量,則:

①上圖(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1 mol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ΔH= 。

（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）①D ②63% （3）-74.8 kJ·mol-1 （4）C

【解析】

試題分析：（1）給定反應的反應熱只取決于反應物和生成物的多少和狀態，與中間過程無關，故甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態水，放出的能量仍等于890.3 kJ。

（2）①1 g CH4完全反應釋放15.46 kJ的熱量，則1 mol CH4完全反應放出熱量為247.36 kJ，故D圖符合題意；②CH4的轉化率＝155.8/247.36 ×100%≈63%。

（3）根據蓋斯定律：②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)=CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。

（4）A、已知CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，則CO2與H2O反應生成CH4與O2的反應吸熱，錯誤；B、將固態碳合成為C60，以C60作為燃料，極不經濟合算，錯誤；C、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)是合理的，正確；選C。