Question

【题目】CH4、H2、C都是优质的能源物质，根据下列信息回答问题：

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

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

③C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1

④ 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H =-566.0 kJ·mol-1

(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，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)已知H-H的键能436kJ/mol O=O的键能496kJ/mol H-O的键能463kJ/mol，根据上述数据（能否）______________计算②的反应热

(3)若1molCH4 气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气， 放出的热量______(填“大于”“等于”或“小于”)890. 3kJ。

(4)计算CO2（g）+4H2( g ) =CH4( g ) +2H2O( l )的焓变△H=__________。

(5)甲烷与CO2可用于合成水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2=2CO＋2H2，1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量，若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，

①体系放出的热量随着时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。

②相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为________(整数比)

(6)①石墨中C－C键键能________金刚石中C－C键键能。(填“大于” “小于”或“等于”)。

②写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：____________________________________。

Answer 1

【答案】＝ 否 小于 -252.9 kJ·mol-1 63% 3:1 大于 C(石墨，s)==C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1

【解析】

(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，所以该反应热仍为890.3kJ。

(2)因为键能是指断开气态物质中1mol化学键所需要吸收的能量，②中水为液态，所以不能计算其反应热。

(3)因为从液态水变水蒸气是吸热的，所以1molCH4 气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气， 放出的热量小于890. 3kJ。

(4)根据盖斯定律分析，有②×2-①即可得热化学方程式CO2（g）+4H2( g ) =CH4( g ) +2H2O( l ) ΔH＝－571.6kJ/mol×2+890.3kJ/mol=-252.9kJ·mol－1。

(5) ①1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则1mol甲烷完全反应放出的热量=15.46kJ/g×16g=247.36kJ，则甲烷的转化率为155.8kJ÷247.36kJ×100%=63%。

②水煤气中主要成分为一氧化碳和氢气，且比例为1:1，则1mol一氧化碳和氢气的混合气体反应产生的热量为（571.6kJ÷22+566.0kJ÷2）÷2=284.4kJ，1mol甲烷反应放热为890.3 kJ，相同状况下，若得到相等的热量，所需的水煤气和甲烷的体积为1/284.4:1/890.3=3:1。

(6)①从图分析，等物质的量的石墨的能量比金刚石低，所以石墨中的键能大于金刚石中的键能。

② 根据图有热化学方程式为：a:C(石墨，s)+ O2(g)=CO2(g) △H =-110.5kJ/mol-283.0kJ/mol=-393.5 kJ·mol-1，b:C(金刚石，s) + O2(g)=CO2(g) △H =-395.4 kJ·mol-1，根据盖斯定律分析，a-b可以得热化学方程式为：C(石墨，s)==C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。