Question

【題目】將煤轉化為水煤氣的主要化學反應為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學方程式為：

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.5 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484.0 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

（1）根據以上數據，寫出C(s)與水蒸氣反應的熱化學反應方程式：__________________________。

（2）比較反應熱數據可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學據此認為“煤轉化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”；乙同學根據蓋斯定律做出下列循環圖:

并據此認為“煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。請甲、乙兩同學觀點正確的是_____(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是_________________________________________。

（3）水煤氣不僅是優良的氣體燃料，也是重要的有機化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：

①甲醇　②甲醛　③甲酸　④乙酸。試分析當CO和H2按1:1的體積比混合反應，合成上述________(填序號)物質時，可以滿足“綠色化學”的要求，完全利用原料中的原子，實現零排放。

Answer 1

【答案】C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1乙甲同學忽略了煤轉化為水煤氣要吸收熱量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3且ΔH2＞0)②④

【解析】

(1)①C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5 kJ/mol，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484.0 kJ·mol－1，③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，根據蓋斯定律，得：C(石墨，s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=+131.5 kJ/mol，故答案為：C(石墨，s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=+131.5 kJ/mol；

(2)化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的，也就是說，化學反應的反應熱只與反應的始態和終態有關，與反應途徑無關．即如果一個反應可以分幾步進行，則各步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱相同；煤轉化為水煤氣要吸收熱量，故答案為：乙；甲同學忽略了煤轉化為水煤氣要吸收熱量；

(3)“綠色化學”能實現零排放，即反應物中的原子利用率達到100%，也就是說反應類型一般是化合反應，且反應后產物中的各原子數目比不變，CO和H2在一定條件下按照1：1反應，則只要各選項中的化學式能化為形式(CO)1(H2)1，都是正確的。①甲醇(CH4O)可變為(CO)1(H2)2，所以①不符合要求；②甲醛(CH2O)可變為(CO)1(H2)1，②符合要求；③甲酸(CH2O2)不能變為(CO)1(H2)1的形式，所以理論上③不符合要求；④乙酸(C2H4O2)可變為(CO)2(H2)2，所以理論上④符合要求；故答案為：②④。