问题 填空题

环境保护是目前人类面临的一项重大课题.为应对燃料使用造成的环境污染,科学家构想了利用太阳能促进燃料的循环使用,其构想可用如图表示:

其中主要的反应为:

①2CO2

 光能 
.
 
2CO+O2

②2H2O

 光能 
.
 
2H2+O2

③2N2+6H2O

 光能 
.
 
4NH3+3O2

④2CO2+4H2O

光能
2CH3OH+3O2

⑤______+H2O

光能
CH4+______.

请你填空:

(1)请你将反应⑤补充完整:______+H2O

光能
CH4+______

(2)过程Ⅱ中的△H______0(填“<”、“>”或“=”).

(3)下列对过程Ⅰ和Ⅱ的描述中正确的是______.

a.太阳能最终转化为化学能贮存于化学物质中

b.太阳能最终主要转化为热能

c.经过上述一个循环后放出O2

d.经过上述一个循环后不会产生新物质

(4)要实现上述循环,当前需要解决的关键问题是过程______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),此过程的设计可参考自然界中______作用.

(5)用CH4催化还原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

若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移电子的物质的量为______,试写出上述NO2转化为N2的热化学方程式:______.

答案

(1)二氧化碳与水反应生成甲烷和氧气,故答案为:CO2;2O2

(2)过程Ⅱ是燃烧反应,均放热,故△H<0,故答案为:<;

(3)a.综合两过程,其将化学能转化为热能使用,故a错误;

b.综合两过程,其将化学能转化为热能使用,故b正确;

C.一个循环后没有新物质生成,故C错误;

d.一个循环后没有新物质生成,故d正确.

故选bd;

(4)当前需要解决的关键是过程Ⅰ,此过程的设计可参考自然界中光合作用,故答案为: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

则反应CH4(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)等于

1
2
(①+②),

根据盖斯定律,所以反应CH4(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=

1
2
[(-574kJ•mol-1)+(-1160kJ•mol-1)]=-867KJ/mol,反应CH4(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)中,1mol甲烷参加反应转移电子数为8mol,所以标准状况下4.48L极0.2molCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子为1.6mol,

故答案为:1.6 mol;CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1

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