Question

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
H₂(g)＋ O₂(g)=H₂O(g)　ΔH＝－242.0 kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1
請回答：
(1)根據以上數據，寫出C(s)與水蒸氣反應的熱化學方程式：________。
(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作出下列循環圖：

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”。
請分析：甲、乙兩同學觀點正確的是________(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是________。
(3)將煤轉化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優點，請列舉其中的兩個優點________。
(4)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

(1)C(s)＋H₂O(g)=CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol^－1　(2)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)　(3)減少污染；燃燒充分；方便運輸(答兩點即可)　(4)②④

根據蓋斯定律將熱化學方程式合并即可得C(s)＋H₂O(g)=CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol^－1，由此可知煤轉化成水煤氣是吸熱反應，而甲正是忽略了這個問題，才誤認為“煤轉化成水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量。”CO和H₂按1：1反應合成物質時，達到零排放，符合“綠色化學”的要求，則合成的物質的最簡式應滿足CH₂O，②、④符合。