Question

天然氣、重油、煤都可以與水反應制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料時的相對投資費用和能量消耗的數據．

原料	天然氣	重油	煤
相對投資費用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J?t-1	28×109	38×109	48×109

請回答下列問題．
（1）依據上表信息，你認為采用

 

為原料最好．
（2）請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳的化學方程式：

 

．
（3）已知C（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=-394kJ?mol^-1①
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-484kJ?mol^-1③
試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應生成氫氣與一氧化碳的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）依據表中信息進行對比解答，天然氣相對投資費用1.0，能量消耗28109J?t^-1，天然氣相對投資費用1.5，能量消耗28109×1.5J?t^-1，天然氣相對投資費用2.0，能量消耗2×28109J?t^-1，相對于重油和煤，天然氣為原料最好；
（2）根據質量守恒進行解答；
（3）根據蓋斯定律進行解答．

解答： 解：（1）根據合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗表，天然氣相對投資費用1.0，能量消耗28109J?t^-1，天然氣相對投資費用1.5，能量消耗28109×1.5J?t^-1，天然氣相對投資費用2.0，能量消耗2×28109J?t^-1，相對于重油和煤，天然氣為原料最好，故答案為：天然氣；
（2）甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應；生成氫氣和一氧化碳，根據題干中提供的反應物和生成物，再根據質量守恒，即可得出CH₄+H₂O

高溫    .

催化劑

CO+3H₂，
故答案為：CH₄+H₂O

高溫    .

催化劑

CO+3H₂；
（3）C（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=-394kJ/mol；A
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol；B
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ/mol；C
將ABC三式作如下變換，A-

1

2

C-

1

2

B可得：C_（S）+H₂O_（g）

高溫  .

CO_（g）+H_2（g） △H=+131KJ/mol，
故答案為：C_（S）+H₂O_（g）

高溫  .

CO_（g）+H_2（g） △H=+131KJ/mol．

點評：本題是一道化學和工業(yè)生產聯系的題目，主要考查了合成氨工業(yè)，掌握合成氨工業(yè)的流程和設備，結合化學平衡的原理解答是關鍵，難度中等．