Question

【題目】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

②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol

③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5kJ/mol

⑴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1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水，放出的能量_________(填“>”“<”或“＝”)890.3 kJ。

⑵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＋2H2，1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46 kJ的熱量，則：

①圖中能表示該反應(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)化率約為____________。

⑶C(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＝__________。

⑷下圖是甲烷燃料電池原理示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①電池的負(fù)極是______（填“a”或“b”）電極，正極上的電極反應(yīng)是_________。

②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH______（填“增大”“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】 = D 63% －74.8kJ/mol（無(wú)單位不得分） a O2+2 H2O+4e-=4OH- 減小

【解析】（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；②平衡時(shí)放熱是155.8kJ，所以CH4的轉(zhuǎn)化率＝155.8/247.36×100%≈63%。（3）根據(jù)蓋斯定律：②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)=CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。（4）①甲烷在負(fù)極通入，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，則電池的負(fù)極是a電極，正極上是氧氣得到電子，電極反應(yīng)是O2+2 H2O+4e-=4OH-。②反應(yīng)中有碳酸鈉生成，因此電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH減小。