Question

運(yùn)用甲烷自熱來(lái)制取氫氣是目前較為先進(jìn)的技術(shù)．其涉及的反應(yīng)如下：

①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₁=+165.0kJ/mol  反應(yīng)活化能E_a1=243.9kJ/mol
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-802.6kJ/mol  反應(yīng)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(yīng)生成水的能量變化示意圖的是

 

（填字母序號(hào)）．
（3）運(yùn)用甲烷自熱來(lái)制取氫氣是目前較為先進(jìn)的技術(shù)．在同一反應(yīng)系統(tǒng)同時(shí)通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應(yīng)①和反應(yīng)②，則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)①的反應(yīng)速率

 

反應(yīng)②的反應(yīng)速率（填“＞”、“＜”或“=”），理由是

 

；從能量角度分析，在該制氫過(guò)程中通入適量氧氣發(fā)生反應(yīng)②的目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素

專(zhuān)題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)求解；
（2）根據(jù)氫氣在氧氣中燃燒是放熱的，故反應(yīng)物的總能量應(yīng)比生成物的總能量高，而且一種物質(zhì)的氣體時(shí)的能量高于液態(tài)時(shí)的能量來(lái)分析；
（3）在同一反應(yīng)系統(tǒng)同時(shí)通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應(yīng)①和反應(yīng)②，反應(yīng)所需的活化能越高，反應(yīng)進(jìn)行越困難；氫氣的制取依靠反應(yīng)①來(lái)實(shí)現(xiàn)，而反應(yīng)①是吸熱的，反應(yīng)②是放熱的，據(jù)此分析反應(yīng)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(yīng)物的總能量應(yīng)比生成物的總能量高，故CD錯(cuò)誤；而且一種物質(zhì)的氣體時(shí)的能量高于液態(tài)時(shí)的能量，故B錯(cuò)誤，故選A．
（3）在同一反應(yīng)系統(tǒng)同時(shí)通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生如上反應(yīng)①和反應(yīng)②，反應(yīng)所需的活化能越高，反應(yīng)進(jìn)行越困難，故則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)①的反應(yīng)速率小于反應(yīng)②的反應(yīng)速率；氫氣的制取依靠反應(yīng)①來(lái)實(shí)現(xiàn)，而反應(yīng)①是吸熱的，反應(yīng)②是放熱的，故反應(yīng)②的作用是提供給反應(yīng)①能量，
故答案為：＜；反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能高；甲烷與氧氣反應(yīng)放熱，為反應(yīng)①提供所需能量．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用和反應(yīng)過(guò)程中能量變化圖象等問(wèn)題，難度不大，應(yīng)注意的是反應(yīng)所需的活化能越高，反應(yīng)進(jìn)行越困難．