Question

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） ＝；（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。

考点：考查盖斯定律、反应热的计算、影响化学反应速率的因素等知识。