Question

將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為：
C+H₂O

高溫  .

CO+H₂
C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)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(qǐng)回答：
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C（s）與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：

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

．
（2）比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)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(xué)據(jù)此認(rèn)為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”；乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律作出下列循環(huán)圖（見圖）：

并據(jù)此認(rèn)為“煤轉(zhuǎn)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(qǐng)分析：甲、乙兩同學(xué)觀點(diǎn)正確的是

乙

（填“甲”或“乙”）；判斷的理由是

甲同學(xué)忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量（或△H₁=△H₂+△H₃且△H₂＞0）

．
（3）將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)列舉其中的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)

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(jī)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(dāng)CO和H₂按1：1的體積比混合反應(yīng)，合成上述

②④

（填序號(hào)）物質(zhì)時(shí)，可以滿足“綠色化學(xué)”的要求，完全利用原料中的原子，實(shí)現(xiàn)零排放．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)燃燒熱寫出熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律來(lái)解答；
（2）根據(jù)蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的；也就是說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)．即如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同；根據(jù)煤轉(zhuǎn)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(jìn)可燃物的燃燒；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)和題目中綠色化學(xué)的信息來(lái)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(jù)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(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的，也就是說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)．即如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同；煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量，
故答案為：乙；甲同學(xué)忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量；
（3）通過(guò)改變對(duì)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(xué)”能實(shí)現(xiàn)零排放，即反應(yīng)物中的原子利用率達(dá)到100%，也就是說(shuō)反應(yīng)類型一般是化合反應(yīng)，且反應(yīng)后產(chǎn)物中的各原子數(shù)目比不變，CO和H₂在一定條件下按照1：1反應(yīng)，則只要各選項(xiàng)中的化學(xué)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(diǎn)評(píng)：本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用，同時(shí)滲透了綠色化學(xué)的理念，屬于知識(shí)遷移應(yīng)用的題目，難度不大．