题目

题型：不详难度：来源：

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下图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)①D　②63%　(3)－74.8 kJ·mol^－1　(4)C

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；②CH₄的转化率＝155.8/247.36 ×100%≈63%。
(3)②＋③－①即得C(s)＋2H₂(g)=CH₄(g)　ΔH＝－74.8 kJ·mol^－1。
(4)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的反应吸热，故A项不正确；使CO₂分解生成碳与O₂的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；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；将固态碳合成为C₆₀，以C₆₀作为燃料，极不经济合算，故D项不正确