Question

運用甲烷自熱來制取氫氣是目前較為先進的技術．其涉及的反應如下：

①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₁=+165.0kJ/mol  反應活化能E_a1=243.9kJ/mol
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-802.6kJ/mol  反應活化能E_a2=125.6kJ/mol
（1）2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃=

 

kJ/mol；
（2）下面能正確表示氫氣和氧氣反應生成水的能量變化示意圖的是

 

（填字母序號）．
（3）運用甲烷自熱來制取氫氣是目前較為先進的技術．在同一反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應①和反應②，則反應開始時，反應①的反應速率

 

反應②的反應速率（填“＞”、“＜”或“=”），理由是

 

；從能量角度分析，在該制氫過程中通入適量氧氣發(fā)生反應②的目的是

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,反應熱和焓變,化學反應速率的影響因素

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來求解；
（2）根據(jù)氫氣在氧氣中燃燒是放熱的，故反應物的總能量應比生成物的總能量高，而且一種物質的氣體時的能量高于液態(tài)時的能量來分析；
（3）在同一反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應①和反應②，反應所需的活化能越高，反應進行越困難；氫氣的制取依靠反應①來實現(xiàn)，而反應①是吸熱的，反應②是放熱的，據(jù)此分析反應②的用途．

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₁=+165.0kJ/mol 
              ②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-802.6kJ/mol
將

②-①

2

可得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃=

△H2-△H1

2

=-483.8KJ/mol，故答案為：=-483.8；
（2）氫氣在氧氣中燃燒是放熱的，故反應物的總能量應比生成物的總能量高，故CD錯誤；而且一種物質的氣體時的能量高于液態(tài)時的能量，故B錯誤，故選A．
（3）在同一反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應①和反應②，反應所需的活化能越高，反應進行越困難，故則反應開始時，反應①的反應速率小于反應②的反應速率；氫氣的制取依靠反應①來實現(xiàn)，而反應①是吸熱的，反應②是放熱的，故反應②的作用是提供給反應①能量，
故答案為：＜；反應①的活化能比反應②的活化能高；甲烷與氧氣反應放熱，為反應①提供所需能量．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用和反應過程中能量變化圖象等問題，難度不大，應注意的是反應所需的活化能越高，反應進行越困難．