Question

【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì)，根據(jù)下列信息回答問(wèn)題：

①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1

③C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1

④ 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H =-566.0 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1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3kJ。

(2)已知H-H的鍵能436kJ/mol O=O的鍵能496kJ/mol H-O的鍵能463kJ/mol，根據(jù)上述數(shù)據(jù)（能否）______________計(jì)算②的反應(yīng)熱

(3)若1molCH4 氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣， 放出的熱量______(填“大于”“等于”或“小于”)890. 3kJ。

(4)計(jì)算CO2（g）+4H2( g ) =CH4( g ) +2H2O( l )的焓變△H=__________。

(5)甲烷與CO2可用于合成水煤氣(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15.46kJ的熱量，若將物質(zhì)的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中，

①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________。

②相同狀況下若得到相等的熱量，所需水煤氣與甲烷的體積比約為________(整數(shù)比)

(6)①石墨中C－C鍵鍵能________金剛石中C－C鍵鍵能。(填“大于” “小于”或“等于”)。

②寫(xiě)出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式：____________________________________。

Answer 1

【答案】＝ 否 小于 -252.9 kJ·mol-1 63% 3:1 大于 C(石墨，s)==C(金剛石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1

【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)，所以該反應(yīng)熱仍為890.3kJ。

(2)因?yàn)殒I能是指斷開(kāi)氣態(tài)物質(zhì)中1mol化學(xué)鍵所需要吸收的能量，②中水為液態(tài)，所以不能計(jì)算其反應(yīng)熱。

(3)因?yàn)閺囊簯B(tài)水變水蒸氣是吸熱的，所以1molCH4 氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣， 放出的熱量小于890. 3kJ。

(4)根據(jù)蓋斯定律分析，有②×2-①即可得熱化學(xué)方程式CO2（g）+4H2( g ) =CH4( g ) +2H2O( l ) ΔH＝－571.6kJ/mol×2+890.3kJ/mol=-252.9kJ·mol－1。

(5) ①1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量，則1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量=15.46kJ/g×16g=247.36kJ，則甲烷的轉(zhuǎn)化率為155.8kJ÷247.36kJ×100%=63%。

②水煤氣中主要成分為一氧化碳和氫氣，且比例為1:1，則1mol一氧化碳和氫氣的混合氣體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為（571.6kJ÷22+566.0kJ÷2）÷2=284.4kJ，1mol甲烷反應(yīng)放熱為890.3 kJ，相同狀況下，若得到相等的熱量，所需的水煤氣和甲烷的體積為1/284.4:1/890.3=3:1。

(6)①從圖分析，等物質(zhì)的量的石墨的能量比金剛石低，所以石墨中的鍵能大于金剛石中的鍵能。

② 根據(jù)圖有熱化學(xué)方程式為：a:C(石墨，s)+ O2(g)=CO2(g) △H =-110.5kJ/mol-283.0kJ/mol=-393.5 kJ·mol-1，b:C(金剛石，s) + O2(g)=CO2(g) △H =-395.4 kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律分析，a-b可以得熱化學(xué)方程式為：C(石墨，s)==C(金剛石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。