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：

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1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3 kJ。

（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＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：

①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1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，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_________________。

（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ΔH＝______________。

（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．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2

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)

D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料

Answer 1

【答案】（1） ＝；（2） ① D；② 63%；（3） －74.8 kJ·mol－1 ；（4）C。

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，只要始态和终态不变，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，因此此反应热为890.3kJ·mol－1，因此填写“=”；

（2）①消耗1molCH4放出热量为16×15.46/1kJ=247.36kJ，此反应是放热反应，反应物总能量大于生成物的总能量，故选项D正确；②消耗CH4的物质的量为155.8/247.36mol≈0.63mol，则甲烷的转化率是0.63/1×100%=63%；

（3）根据目标反应，③＋②－①，得出C(s)＋2H2(g)=CH4(g) △H = (－393.5 － 571.6 ＋890.3) kJ·mol－1 = -74.8 kJ·mol－1；

（4）A、燃烧是放热反应，则逆过程是吸热反应，故错误；B、催化剂是影响化学反应速率，对化学平衡无影响，故错误；C、根据反应原理，故正确；D、固态碳和C60都是C的单质，故错误。