题目内容
【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
【答案】（1）＝（2）①D②63%（3）－74.8kJ·mol－1（4）C
【解析】
试题分析：（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，甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
（2）①1g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为15.46kJ×16=247.36 kJ，该反应为放热反应，1mol甲烷和1molCO2的总能量和大于2molCO和2molH2的总能量和，答案选D。
②根据题图提供的信息，CH4的转化率＝155.8/247.36 ×100%≈63%。
（3）根据盖斯定律，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，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应是吸热反应，A项错误；B.使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，B项错误；C.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)是合理的，C项正确；D.将固态碳合成为C60，以C60作为燃料，极不经济合算，D项错误；答案选C。
