Question

环境保护是目前人类面临的一项重大课题．为应对燃料使用造成的环境污染，科学家构想了利用太阳能促进燃料的循环使用，其构想可用如图表示：
其中主要的反应为：
①2CO₂2CO+O₂
②2H₂O2H₂+O₂
③2N₂+6H₂O4NH₃+3O₂
④2CO₂+4H₂O2CH₃OH+3O₂
⑤    +H₂OCH₄+    ．
请你填空：
（1）请你将反应⑤补充完整：    +H₂OCH₄+   
（2）过程Ⅱ中的△H    0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）下列对过程Ⅰ和Ⅱ的描述中正确的是    ．
a．太阳能最终转化为化学能贮存于化学物质中
b．太阳能最终主要转化为热能
c．经过上述一个循环后放出O₂
d．经过上述一个循环后不会产生新物质
（4）要实现上述循环，当前需要解决的关键问题是过程    （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），此过程的设计可参考自然界中    作用．
（5）用CH₄催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移电子的物质的量为    ，试写出上述NO₂转化为N₂的热化学方程式：    ．

Answer

（1）分析图示，其主要的反应均生成的是可燃物和氧气，结合质量守恒，可将反应⑤补充完整；
（2）燃烧为放热反应；
（3）综合两过程，其将化学能转化为热能使用，一个循环后没有新物质生成；
（4）过程Ⅰ是能量增加的过程，此过程的设计可参考自然界中光合作用；
（5）根据盖斯定律来计算反应的焓变，根据化合价的升降来判断电子转移情况，计算反应热的多少．
【解析】
（1）二氧化碳与水反应生成甲烷和氧气，故答案为：CO2；2O2；
（2）过程Ⅱ是燃烧反应，均放热，故△H＜0，故答案为：＜；
（3）a．综合两过程，其将化学能转化为热能使用，故a错误；
b．综合两过程，其将化学能转化为热能使用，故b正确；
C．一个循环后没有新物质生成，故C错误；
d．一个循环后没有新物质生成，故d正确．
故选bd；
（4）当前需要解决的关键是过程Ⅰ，此过程的设计可参考自然界中光合作用，故答案为：Ⅰ；光合；
（5）已知①CH4（g）+4N02（g）=4NO（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-574kJ•mol-1，
②CH4（g）+4N0（g）=2N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-1160kJ•mol-1，
则反应CH4（g）+2N02（g）=N2（g）+C02（g）+2H20（g）等于（①+②），
根据盖斯定律，所以反应CH4（g）+2N02（g）=N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=[（-574kJ•mol-1）+（-1160kJ•mol-1）]=-867KJ/mol，反应CH4（g）+2N02（g）=N2（g）+C02（g）+2H20（g）中，1mol甲烷参加反应转移电子数为8mol，所以标准状况下4.48L极0.2molCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子为1.6mol，
故答案为：1.6 mol；CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ•mol-1．