Question

【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質的能源物質，它們燃燒的熱化學方程式為：

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菌，它們依靠酶使甲烷與O2作用產生的能量存活，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“＝”)890.3 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完全反應可釋放15.46 kJ的熱量，則：

①圖中能表示該反應過程中能量變化的是_______(填字母)。

②若將物質的量均為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間的變化如圖所示，則CH4的轉化率約為____________。

⑶C(s)與H2(g)不反應，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反應熱無法直接測量，但通過上述反應可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反應熱ΔH＝__________。

⑷下圖是甲烷燃料電池原理示意圖，請回答下列問題：

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

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

Answer 1

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

【解析】（1）給定反應的反應熱只取決于反應物和生成物的多少和狀態(tài)，與中間過程無關，故甲烷細菌使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完全反應釋放15.46 kJ的熱量，則1 mol CH4完全反應放出熱量為247.36 kJ，故D圖符合題意；②平衡時放熱是155.8kJ，所以CH4的轉化率＝155.8/247.36×100%≈63%。（3）根據蓋斯定律：②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)=CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。（4）①甲烷在負極通入，發(fā)生失去電子的氧化反應，則電池的負極是a電極，正極上是氧氣得到電子，電極反應是O2+2 H2O+4e-=4OH-。②反應中有碳酸鈉生成，因此電池工作一段時間后電解質溶液的pH減小。