15.CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì),它們?nèi)紵臒峄瘜W(xué)方程式為:
①2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-890.3kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5Kj•mol-1

(1)在深海中存在一種甲烷細菌,它們依靠酶使甲烷氣體與O2作用而產(chǎn)生的能量存活,甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量=(填“>”、“<”或“=”)890.3kJ.
(2)甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,則:
①圖1(所有物質(zhì)均為氣態(tài))能表示該反應(yīng)過程中能量變化的是D(填字母).
②若將物質(zhì)的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨時間的變化如圖2所示,則CH4的轉(zhuǎn)化率為63%.
(3)C(s)與H2(g)不反應(yīng),所以C(s)+2H2(g)═CH4(g)的反應(yīng)熱無法直接測量,但通過上述反應(yīng)可求出C(s)+2H2(g)═CH4(g)的反應(yīng)熱△H=-74.8kJ•mol-1
(4)目前對于上述三種物質(zhì)的研究是燃料研究的重點,下列關(guān)于上述三種物質(zhì)的研究方向中可行的是C(填字母).
A.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,使CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2,并放出熱量
B.將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料
C.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2

分析 (1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJ•mol-1,得到甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水放出的熱量;
(2)①甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,計算1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量,反應(yīng)為放熱反應(yīng),據(jù)此分析圖象判斷;
②依據(jù)①計算得到的反應(yīng)的焓變,圖中中是反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時放熱155.8KJ,計算反應(yīng)的甲烷得到轉(zhuǎn)化率;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H1=-890.3kJ/mol;
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g);△H2=-393.5kJ/mol
反應(yīng)C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)可以是②+③-①得到,由此分析解答;
(4)A.CO2與H2O反應(yīng)生成CH4和O2,為吸熱反應(yīng);
B.將固態(tài)碳合成C60,以C60作燃料,產(chǎn)物相同;
C.大氣中的CO2和海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2),具有可行性;

解答 解:(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJ•mol-1,得到甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水放出的熱量等于890,.3kJ•mol-1,
故答案為:=;
(2)①甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,計算1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量=15.46KJ×16=247.36KJ,反應(yīng)焓變△H=-247.36KJ/mol,反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物能量高于生成物,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=-247.36KJ/mol,符合能量變化的圖象只有D符合,
故答案為:D;  
 ②反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=-247.36KJ/mol,圖象可知反應(yīng)達到平衡狀態(tài)放出熱量155.80KJ,則反應(yīng)的甲烷物質(zhì)的量=$\frac{155.80KJ}{247.36KJ/mol}$=0.63mol,甲烷轉(zhuǎn)化率為63%,
故答案為:63%;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H1=-890.3kJ/mol;
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g);△H2=-393.5kJ/mol
蓋斯定律計算,②+③-①得到,反應(yīng)C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)△H=-74.8 kJ•mol-1,
故答案為:-74.8 kJ•mol-1
(4)A.甲烷與氧氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng),可知CO2與H2O反應(yīng)生成CH4和O2為吸熱反應(yīng),故A錯誤;
B.將固態(tài)碳合成C60,以C60作燃料,產(chǎn)物相同,研究方向不可行,故B錯誤;
C.大氣中的CO2和海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2),具有可行性,利用優(yōu)質(zhì)催化劑、太陽能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,故C正確;
故選C.
故答案為:C;

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律計算、反應(yīng)熱與能源,為高頻考點,把握物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)研究等為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查,注意化學(xué)研究方案的可行性分析,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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5.現(xiàn)用98%的濃H2SO4( ρ=1.84g/cm3)配制成濃度為0.5mol/L的稀硫酸500mL.
(1)選用的主要儀器有:
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(2)請將下列操作按正確的序號填在橫線上:
A.用量筒量取濃H2SO4   B.反復(fù)顛倒搖勻   C.用膠頭滴管加水至刻度
D.洗凈燒杯內(nèi)壁和玻璃棒,并將洗液轉(zhuǎn)至容量瓶    E.稀釋濃H2SO4
F.將溶液轉(zhuǎn)入容量瓶
其操作正確順序為AEFDCB.
(3)簡要回答下列問題:
①所需濃H2SO4的體積為13.6mL.
②如果實驗室有15mL,20mL,25mL的量筒,選用20mL的量筒最好.量取時發(fā)現(xiàn)量筒不干凈,用水洗凈后直接量取將使實驗最終結(jié)果偏低(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).

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10.下列說法正確的是(  )
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