Question

CH₄、H₂、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì)，它們?nèi)紵�的熱化學(xué)方程式為：
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)在深海中存在一種甲烷細(xì)菌，它們依靠酶使甲烷與O₂作用產(chǎn)生的能量存活，甲烷細(xì)菌使1 mol甲烷生成CO₂氣體與液態(tài)水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3 kJ。
(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＋2H₂，1 g CH₄完全反應(yīng)可釋放15.46 kJ的熱量，則：
①下圖能表示該反應(yīng)過(guò)程中能量變化的是________(填字母)。

②若將物質(zhì)的量均為1 mol的CH₄與CO₂充入某恒容密閉容器中，體系放出的熱量隨著時(shí)間的變化如圖所示，則CH₄的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。

(3)C(s)與H₂(g)不反應(yīng)，所以C(s)＋2H₂(g)=CH₄(g)的反應(yīng)熱無(wú)法直接測(cè)量，但通過(guò)上述反應(yīng)可求出，C(s)＋2H₂(g)=CH₄(g)的反應(yīng)熱ΔH＝________。
(4)目前對(duì)于上述三種物質(zhì)的研究是燃料研究的重點(diǎn)，下列關(guān)于上述三種物質(zhì)的研究方向中可行的是________(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．尋找優(yōu)質(zhì)催化劑，在常溫常壓下使CO2分解生成碳與O2

C．尋找優(yōu)質(zhì)催化劑，利用太陽(yáng)能使大氣中的CO2與海底開(kāi)采的CH4合成合成氣(CO、H2)

D．將固態(tài)碳合成為C60，以C60作為燃料

Answer 1

(1)＝　(2)①D　②63%　(3)－74.8 kJ·mol^－1　(4)C

(1)給定反應(yīng)的反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)物和生成物的多少和狀態(tài)，與中間過(guò)程無(wú)關(guān)，故甲烷細(xì)菌使1 mol甲烷生成CO₂氣體與液態(tài)水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
(2)①1 g CH₄完全反應(yīng)釋放15.46 kJ的熱量，則1 mol CH₄完全反應(yīng)放出熱量為247.36 kJ，故D圖符合題意；②CH₄的轉(zhuǎn)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，則CO₂與H₂O反應(yīng)生成CH₄與O₂的反應(yīng)吸熱，故A項(xiàng)不正確；使CO₂分解生成碳與O₂的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，常溫下不能發(fā)生，故B項(xiàng)不正確；利用太陽(yáng)能使大氣中的CO₂與海底開(kāi)采的CH₄合成合成氣(CO、H₂)是合理的，C項(xiàng)正確；將固態(tài)碳合成為C₆₀，以C₆₀作為燃料，極不經(jīng)濟(jì)合算，故D項(xiàng)不正確