【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作用產(chǎn)生的能量存活,甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)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能表示該反應過程中能量變化的是____________(填字母)。

②若將物質(zhì)的量均為1 mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨著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(zhì)的研究是燃料研究的重點,下列關于上述三種物質(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CO2與H2O反應生成CH4與O2,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,利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)

D.將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料

【答案】(1)=(2)①D②63%(3)-74.8kJ·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(tài),與中間過程無關,甲烷細菌使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)①1g CH4完全反應可釋放15.46 kJ的熱量,則1 mol CH4完全反應放出熱量為15.46kJ×16=247.36 kJ,該反應為放熱反應,1mol甲烷和1molCO2的總能量和大于2molCO和2molH2的總能量和,答案選D。

②根據(jù)題圖提供的信息,CH4的轉化率=155.8/247.36 ×100%≈63%。

(3)根據(jù)蓋斯定律,②+③-①即得C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1-393.5 kJ·mol-1+890.3 kJ·mol-1=-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的反應是吸熱反應,A項錯誤;B.使CO2分解生成碳與O2的反應為吸熱反應,常溫下不能發(fā)生,B項錯誤;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,C項正確;D.將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料,極不經(jīng)濟合算,D項錯誤;答案選C。

練習冊系列答案
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(1)若x=1.5,則左側反應在起始時向__________(填)反應方向進行。欲使反應維持向該方向進行,則x的取值范圍是______________。

(2)若x=2,平衡時混合氣中SO2所占的體積分數(shù)為______________。欲使起始反應維持向該方向進行,則x的最大值應小于____________。

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