Question

將煤轉化為水煤氣的主要化學反應為：
C+H₂O

高溫 .

CO+H₂
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）△H=-393.5kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ?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反應方程式：______．
（2）比較反應熱數據可知，1molCO（g）和1molH₂（g）完全燃燒放出的熱量之和比1molC（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（見圖）：

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）①C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-242.0 kJ/mol，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-283.0 kJ/mol，
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0 kJ/mol，
根據蓋斯定律，①-②-③+④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）通過改變對煤粉的加工，使煤與空氣的接觸面積增大，燃燒更充分，減少污染物的排放，
故答案為：①減少污染 ②燃燒充分；
（4）“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．
故選：②④．