Question

已知：①將煤轉化為水煤氣的主要化學反應為C（s）+H₂O（g）

高溫  .

CO（g）+H₂（g）；
②C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學方程式分別為：
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═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：

C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 kJ?mol^-1

．
（2）比較反應熱數據可知，1mol CO（g）和1mol H₂（g）完全燃燒放出的熱量之和比1mol 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”．
請分析：甲、乙兩同學觀點正確的是

乙

（填“甲”或“乙”）；判斷的理由是

甲同學忽略了煤轉化為水煤氣要吸收熱量

．
（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

①減少污染 ②燃燒充分

．
（4）已知熱化學方程式：
Mg（OH）₂（s）=MgO（s）+H₂O（g）△H₁=+81.5kJ?mol^-1
Al（OH）₃（s）=

1

2

Al₂O₃（s）+

3

2

H₂O（g）△H₂=+87.7kJ?mol^-1
①Mg（OH）₂和Al（OH）₃起阻燃作用的主要原因是

Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳

．
②等質量Mg（OH）₂和Al（OH）₃相比，阻燃效果較好的是

Mg（OH）₂

，原因是

等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多

．

Answer 1

分析：（1）先根據燃燒熱寫出熱化學方程式，然后根據蓋斯定律來解答；
（2）根據蓋斯定律：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；根據煤轉化為水煤氣要吸收熱量；
（3）增大可燃物與氧氣的接觸面積或增大氧氣的濃度可以促進可燃物的燃燒；
（4）①根據Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解的反應熱及其氧化物的熔點分析；
②根據等質量的氫氧化物分解時吸收的熱量相對大小分析．

解答：解：（1）①C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol，
②CO（g）+l/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0 kJ/mol，
③H₂（g）+l/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol，
根據蓋斯定律，①-②-③+④得：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/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）①Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降，使環境穩定達到著火點以下，阻止了燃料的燃燒；且同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，使阻燃效果更佳，
故答案為：Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳；
②Mg（OH）₂的吸熱效率為：81.5kJ?mol^-1/58g?mol^-1=1.41 kJ?g^-1；Al（OH）₃的吸熱效率為：87.7kJ?mol^-1/78g?mol^-1=1.12 kJ?g^-1；
等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多，所以阻燃效果較好的是Mg（OH）₂，故答案為：Mg（OH）₂；等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多．

點評：本題主要考查了蓋斯定律的應用，鎂、鋁的重要化合物的性質，難度不大，能準確篩選有用信息是解本題的關鍵．