Question

環(huán)境保護(hù)是目前人類面臨的一項(xiàng)重大課題．為應(yīng)對(duì)燃料使用造成的環(huán)境污染，科學(xué)家構(gòu)想了利用太陽(yáng)能促進(jìn)燃料的循環(huán)使用，其構(gòu)想可用如圖表示：
其中主要的反應(yīng)為：
①2CO₂

光能  .

2CO+O₂
②2H₂O

光能  .

2H₂+O₂
③2N₂+6H₂O

光能  .

4NH₃+3O₂
④2CO₂+4H₂O

光能

2CH₃OH+3O₂
⑤

CO₂

+H₂O

光能

CH₄+

2O₂

．
請(qǐng)你填空：
（1）請(qǐng)你將反應(yīng)⑤補(bǔ)充完整：

CO₂

+H₂O

光能

CH₄+

2O₂

（2）過(guò)程Ⅱ中的△H

＜

0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）下列對(duì)過(guò)程Ⅰ和Ⅱ的描述中正確的是

bd

．
a．太陽(yáng)能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存于化學(xué)物質(zhì)中
b．太陽(yáng)能最終主要轉(zhuǎn)化為熱能
c．經(jīng)過(guò)上述一個(gè)循環(huán)后放出O₂
d．經(jīng)過(guò)上述一個(gè)循環(huán)后不會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì)
（4）要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是過(guò)程

Ⅰ

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），此過(guò)程的設(shè)計(jì)可參考自然界中

光合

作用．
（5）用CH₄催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

1.6mol

，試寫出上述NO₂轉(zhuǎn)化為N₂的熱化學(xué)方程式：

CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．

Answer 1

分析：（1）分析圖示，其主要的反應(yīng)均生成的是可燃物和氧氣，結(jié)合質(zhì)量守恒，可將反應(yīng)⑤補(bǔ)充完整；
（2）燃燒為放熱反應(yīng)；
（3）綜合兩過(guò)程，其將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能使用，一個(gè)循環(huán)后沒有新物質(zhì)生成；
（4）過(guò)程Ⅰ是能量增加的過(guò)程，此過(guò)程的設(shè)計(jì)可參考自然界中光合作用；
（5）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算反應(yīng)的焓變，根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)判斷電子轉(zhuǎn)移情況，計(jì)算反應(yīng)熱的多少．

解答：解：（1）二氧化碳與水反應(yīng)生成甲烷和氧氣，故答案為：CO₂；2O₂；
（2）過(guò)程Ⅱ是燃燒反應(yīng)，均放熱，故△H＜0，故答案為：＜；
（3）a．綜合兩過(guò)程，其將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能使用，故a錯(cuò)誤；
b．綜合兩過(guò)程，其將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能使用，故b正確；
C．一個(gè)循環(huán)后沒有新物質(zhì)生成，故C錯(cuò)誤；
d．一個(gè)循環(huán)后沒有新物質(zhì)生成，故d正確．
故選bd；
（4）當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵是過(guò)程Ⅰ，此過(guò)程的設(shè)計(jì)可參考自然界中光合作用，故答案為：Ⅰ；光合；
（5）已知①CH₄（g）+4N0₂（g）=4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+4N0（g）=2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1，
則反應(yīng)CH₄（g）+2N0₂（g）=N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）等于

1

2

（①+②），
根據(jù)蓋斯定律，所以反應(yīng)CH₄（g）+2N0₂（g）=N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=

1

2

[（-574kJ?mol^-1）+（-1160kJ?mol^-1）]=-867KJ/mol，反應(yīng)CH₄（g）+2N0₂（g）=N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）中，1mol甲烷參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8mol，所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L極0.2molCH₄還原NO₂至N₂整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子為1.6mol，
故答案為：1.6 mol；CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題以信息形式主要考查了太陽(yáng)能的利用，綜合性較大，旨在考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移運(yùn)用，依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行．