【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì),它們?nèi)紵臒峄瘜W(xué)方程式為:

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol1

(1)在深海中存在一種甲烷細(xì)菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產(chǎn)生的能量存活,甲烷細(xì)菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量________(“>”“<”“=”)890.3kJ。

(2)甲烷與CO2可用于合成水煤氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,則:

①能表示該反應(yīng)過(guò)程中能量變化的是________(填字母)。

②若將物質(zhì)的量均為1molCH4CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨著時(shí)間的變化如圖所示,則CH4的轉(zhuǎn)化率為________。

(3)C(s)H2 (g)不反應(yīng),所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反應(yīng)熱無(wú)法直接測(cè)量,但通過(guò)上述反應(yīng)可求出C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反應(yīng)熱ΔH=_____。

(4)目前對(duì)于上述三種物質(zhì)的研究是燃料研究的重點(diǎn),下列關(guān)于上述三種物質(zhì)的研究方向中可行的是_______(填字母)。

A.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,使CO2H2O反應(yīng)生成CH4O2,并放出熱量

B.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,在常溫常壓下使CO2分解生成碳與O2

C.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,利用太陽(yáng)能使大氣中的CO2與海底開(kāi)采的CH4合成水煤氣(CO、H2)

D.將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料

【答案】 D 63%  -74.8kJ·mol-1 C

【解析】

(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJmol-1,得到甲烷細(xì)菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水放出的熱量;(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(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,計(jì)算1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量,反應(yīng)為放熱反應(yīng),據(jù)此分析圖象判斷;②依據(jù)①計(jì)算得到的反應(yīng)的焓變,圖中中是反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)放熱155.8KJ,計(jì)算反應(yīng)的甲烷得到轉(zhuǎn)化率;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJmol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol,反應(yīng)C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)可以是②+③-①得到,由此分析解答;(4)CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2的反應(yīng)吸熱,故A項(xiàng)不正確;使CO2分解生成碳與O2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),常溫下不能發(fā)生,故B項(xiàng)不正確;利用太陽(yáng)能使大氣中的CO2與海底開(kāi)采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的,C項(xiàng)正確;將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料,極不經(jīng)濟(jì)合算,故D項(xiàng)不正確。

(1)給定反應(yīng)的反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)物和生成物的多少和狀態(tài),與中間過(guò)程無(wú)關(guān),故甲烷細(xì)菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反應(yīng)釋放15.46 kJ的熱量,則1 mol CH4完全反應(yīng)放出熱量為247.36 kJ,故D圖符合題意;②CH4的轉(zhuǎn)化率=155.8/247.36 ×100%≈63%。(3)②+③-①即得C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-74.8 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2的反應(yīng)吸熱,故A項(xiàng)不正確;使CO2分解生成碳與O2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),常溫下不能發(fā)生,故B項(xiàng)不正確;利用太陽(yáng)能使大氣中的CO2與海底開(kāi)采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的,C項(xiàng)正確;將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料,極不經(jīng)濟(jì)合算,故D項(xiàng)不正確,故選C。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】ToC下,向體積為2 L的恒容密閉容器中通入NO2和O2,發(fā)生反應(yīng):4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)ΔH<0,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。下列說(shuō)法不正確的是

時(shí)間/s

0

5

10

15

n(NO2)/mol

8.00

n1

n2

4.00

n(O2)/mol

2.00

1.25

1.00

n3

A. 5s內(nèi)NO2的平均反應(yīng)速率為0.3 mol/(Ls)

B. 若10 s時(shí),再向容器中充入2 mol N2O5(g),則新平衡下,NO2的體積分?jǐn)?shù)將增大

C. 若5 s 時(shí),改在絕熱恒容下達(dá)平衡,新平衡下的平衡常數(shù)比原平衡的小

D. ToC,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.125,反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率均為50%

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】50 mL 0.50 mol·L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。回答下列問(wèn)題:

(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是__________,燒杯間填滿(mǎn)碎泡沫塑料的作用是________________________。

(2)大燒杯上如不蓋硬紙板,則求得的中和熱數(shù)值__(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。

(3)實(shí)驗(yàn)中若改用60 mL 0.50 mol·L-1鹽酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量______(填“相等”或“不相等”),所求中和熱的數(shù)值______(填“相等”或“不相等”),理由是_______________________________。

(4)三次平行操作測(cè)得的數(shù)據(jù)中,起始時(shí)鹽酸與燒堿溶液溫度相同,而終止溫度與起始溫度之差(t2t1)分別為2.3 ℃、2.4 ℃、2.9 ℃,則最終代入計(jì)算式的溫度差的平均值為_____℃。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】CO(g)H2O(g)反應(yīng)的能量變化如圖所示,有關(guān)兩者反應(yīng)的說(shuō)法正確的是(  )

A. 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B. 該反應(yīng)不需要加熱就能進(jìn)行

C. 1 molCO(g)1mol H2O(g)具有的總能量大于1 molCO2(g)1 molH2(g)具有的總能量

D. 1 molCO2(g)1 molH2(g)反應(yīng)生成1 molCO(g)1mol H2O(g)要放出41 kJ熱量

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產(chǎn)工藝如下:

已知:

①2KOH + Cl2 = KCl + KClO + H2O(條件:溫度較低)

②6KOH + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3H2O(條件:溫度較高)

③2Fe(NO33 + 3KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O

回答下列問(wèn)題:

(1)該生產(chǎn)工藝應(yīng)在______________(填“溫度較高”或“溫度較低”)情況下進(jìn)行,從綠色化學(xué)的角度考慮通入氯氣速率應(yīng)________(填“較快”或“較慢”);

(2)寫(xiě)出工業(yè)上制取Cl2的化學(xué)方程式_____________________________________;

(3)K2 FeO4可作為新型多功能水處理劑的原因是______________________

(4)配制KOH溶液時(shí),是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固體(該溶液的密度為1.47 g/mL),它的物質(zhì)的量濃度為____________(保留整數(shù));

(5)在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是__________

A.與“反應(yīng)液I”中過(guò)量的Cl2繼續(xù)反應(yīng),生成更多的KClO

B.KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量,有利于提高反應(yīng)速率

C.為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物

D.使副產(chǎn)物KClO3轉(zhuǎn)化為 KClO

(6)從“反應(yīng)液II”中分離出K2FeO4后,會(huì)有副產(chǎn)品_____________(寫(xiě)化學(xué)式)。

(7)該工藝每得到1.98 kg K2FeO4,理論上消耗Cl2的物質(zhì)的量為___________mol。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某小組利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反應(yīng)來(lái)探究“外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)測(cè)定酸性KMnO4溶液褪色所需時(shí)間來(lái)判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計(jì)了如下方案。已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

0.1mol/L酸性KMnO4溶液的體積/mL

0.6mol/LH2C2O4溶液的體積/mL

H2O的體積/mL

實(shí)驗(yàn)溫度/℃

溶液褪色所需時(shí)間/min

10

V1

35

25

10

10

30

25

10

10

V2

50

(1)表中V1=_______mL,V2=_______mL。

(2)探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是________(填編號(hào),下同),可探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是________

(3)實(shí)驗(yàn)①測(cè)得KMnO4溶液的褪色時(shí)間為2min,忽略混合前后溶液體積的微小變化,這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2C2O4)=________mol·L-1·min-1

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示下列描述正確的是

A. 反應(yīng)開(kāi)始到10s,用Z表示的反應(yīng)速率為0.158 mol/(Ls)

B. 反應(yīng)開(kāi)始到10s,X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79 mol/L

C. 反應(yīng)開(kāi)始到10s,Y的轉(zhuǎn)化率為79.0 %

D. 反應(yīng)的化學(xué)方程式為:X+YZ

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】3molA氣體和1.5molB氣體在3L的容器中混合并在一定條件發(fā)生如下反應(yīng): 2A(g)+B(g) 2C(g)。經(jīng)2s后測(cè)得C的濃度為0.3mol/L,則下列計(jì)算正確的是:

①用A表示的平均反應(yīng)速率為0.3mol/L·s

2s時(shí)物質(zhì)A的濃度為0.7mol/L

③用B表示的平均反應(yīng)速率為0.15mol/L·s

2s時(shí)物質(zhì)B的轉(zhuǎn)化率為30

A. ②④B. ①④C. ②③D. ①③

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】對(duì)溫室氣體二氧化碳的研究一直是科技界關(guān)注的重點(diǎn)。

I.在催化劑存在下用H2還原CO2是解決溫室效應(yīng)的重要手段之一,相關(guān)反應(yīng)如下:

主反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H1

副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol

已知H2和CH4的燃燒熱分別為-285.5kJ·mol-1和-890.0kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) △H=+44 kJ·mol-1

(1)△H1=______kJ·mo l-1。

(2)有利于提高CH4平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是(至少寫(xiě)兩條)_________。工業(yè)上提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_____________。

(3)T℃時(shí),若在體積恒為2L的密閉容器中同時(shí)發(fā)生上述反應(yīng),將物質(zhì)的量之和為5mol的H2和CO2以不同的投料比進(jìn)行反應(yīng),結(jié)果如圖所示。若a、b表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,則表示H2轉(zhuǎn)化率的是______,c、d分別表示CH4(g)和CO(g)的體積分?jǐn)?shù),由圖可知=______時(shí),甲烷產(chǎn)率最高。若該條件下CO的產(chǎn)率趨于0,則T℃時(shí)①的平衡常數(shù)K=________。

II.溶于海水的CO295%以HCO3-形式存在。在海洋中,通過(guò)如下左圖鈣化作用實(shí)現(xiàn)碳自?xún)簟?/span>

(4)寫(xiě)出寫(xiě)出鈣化作用的離子方程式____________。

(5)電解完成后,a室的pH值______(“變大”、“變小”或“幾乎不變”);其間b室發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________。

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