Question

运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术．其涉及的反应如下：

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

 

kJ/mol；
（2）下面能正确表示氢气和氧气反应生成水的能量变化示意图的是

 

（填字母序号）．
（3）运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术．在同一反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生如上反应①和反应②，则反应开始时，反应①的反应速率

 

反应②的反应速率（填“＞”、“＜”或“=”），理由是

 

；从能量角度分析，在该制氢过程中通入适量氧气发生反应②的目的是

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,反应热和焓变,化学反应速率的影响因素

专题：

分析：（1）根据盖斯定律来求解；
（2）根据氢气在氧气中燃烧是放热的，故反应物的总能量应比生成物的总能量高，而且一种物质的气体时的能量高于液态时的能量来分析；
（3）在同一反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生如上反应①和反应②，反应所需的活化能越高，反应进行越困难；氢气的制取依靠反应①来实现，而反应①是吸热的，反应②是放热的，据此分析反应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
将

②-①

2

可得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃=

△H2-△H1

2

=-483.8KJ/mol，故答案为：=-483.8；
（2）氢气在氧气中燃烧是放热的，故反应物的总能量应比生成物的总能量高，故CD错误；而且一种物质的气体时的能量高于液态时的能量，故B错误，故选A．
（3）在同一反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生如上反应①和反应②，反应所需的活化能越高，反应进行越困难，故则反应开始时，反应①的反应速率小于反应②的反应速率；氢气的制取依靠反应①来实现，而反应①是吸热的，反应②是放热的，故反应②的作用是提供给反应①能量，
故答案为：＜；反应①的活化能比反应②的活化能高；甲烷与氧气反应放热，为反应①提供所需能量．

点评：本题考查了盖斯定律的应用和反应过程中能量变化图象等问题，难度不大，应注意的是反应所需的活化能越高，反应进行越困难．