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

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

③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5kJ/mol

⑴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“＝”)890.3 kJ。

⑵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＋2H2，1gCH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：

①图中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的转化率约为____________。

⑶C(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＝__________。

⑷下图是甲烷燃料电池原理示意图，请回答下列问题：

①电池的负极是______（填“a”或“b”）电极，正极上的电极反应是_________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH______（填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】 = D 63% －74.8kJ/mol（无单位不得分） a O2+2 H2O+4e-=4OH- 减小

【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，故甲烷细菌使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）①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意；②平衡时放热是155.8kJ，所以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＝－74.8 kJ·mol－1。（4）①甲烷在负极通入，发生失去电子的氧化反应，则电池的负极是a电极，正极上是氧气得到电子，电极反应是O2+2 H2O+4e-=4OH-。②反应中有碳酸钠生成，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。