Question

【题目】CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：
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）在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷气体与O2作用而产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量（填“＞”、“＜”或“=”）890.3kJ．
（2）甲烷与CO2可用于合成合成气（主要成分是一氧化碳和氢气）：CH4+CO2═2CO+2H2 ， 1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则：
①图1（所有物质均为气态）能表示该反应过程中能量变化的是（填字母）．
②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随时间的变化如图2所示，则CH4的转化率为 ．
（3）C（s）与H2（g）不反应，所以C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热△H= ．
（4）目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是（填字母）．
A.寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2 ， 并放出热量
B.将固态碳合成为C60 ， 以C60作为燃料
C.寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气（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 ， 得到甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水放出的热量等于890，.3kJmol﹣1 ， 所以答案是：=；（2）①甲烷与CO2可用于合成合成气（主要成分是一氧化碳和氢气）：CH4+CO2═2CO+2H2 ， 1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，计算1mol甲烷完全反应放出的热量=15.46KJ×16=247.36KJ，反应焓变△H=﹣247.36KJ/mol，反应为放热反应，反应物能量高于生成物，反应的热化学方程式为：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g） ， △H=﹣247.36KJ/mol，符合能量变化的图象只有D符合，
所以答案是：D； ②反应的热化学方程式为：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g） ， △H=﹣247.36KJ/mol，图象可知反应达到平衡状态放出热量155.80KJ，则反应的甲烷物质的量= =0.63mol，甲烷转化率为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
盖斯定律计算，②+③﹣①得到，反应C（石墨，s）+2H2（g）=CH4（g）△H=﹣74.8 kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣74.8 kJmol﹣1；（4）A．甲烷与氧气的反应为放热反应，可知CO2与H2O反应生成CH4和O2为吸热反应，故A错误；
B．将固态碳合成C60 ， 以C60作燃料，产物相同，研究方向不可行，故B错误；
C．大气中的CO2和海底开采的CH4合成合成气（CO、H2），具有可行性，利用优质催化剂、太阳能实现转化，故C正确；
故选C．
所以答案是：C；
【考点精析】认真审题，首先需要了解反应热和焓变(在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热)．