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：

C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5kJ?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作出下列循環(huán)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

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（或△H₁=△H₂+△H₃且△H₂＞0）

．
（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(yōu)點，請列舉其中的兩個優(yōu)點

減少污染

，

燃燒充分

．
（4）水煤氣不僅是優(yōu)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

②④

（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

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(tài)和終態(tài)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）根據氧化還原反應的特點和題目中綠色化學的信息來完成該題的解答．

解答：解：（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(tài)和終態(tài)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?yōu)椋–O）₁（H₂）₂，所以①不符合要求；
②甲醛（CH₂O）可變?yōu)椋–O）₁（H₂）₁，②符合要求；
③甲酸（CH₂O₂） 不能變?yōu)椋–O）₁（H₂）₁的形式，所以理論上③不符合要求；
④乙酸（C₂H₄O₂）可變?yōu)椋–O）₂（H₂）₂，所以理論上④符合要求．
故選：②④．

點評：本題主要考查了蓋斯定律的應用，同時滲透了綠色化學的理念，屬于知識遷移應用的題目，難度不大．