Question

將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)；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) ΔH=-393.5 kJ·mol^-1             （1）

H₂(g)+O₂(g)====H₂O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol^-1               （2）

CO(g)+12O₂(g)====CO₂(g) ΔH=-283.0 kJ·mol^-1                （3）

請回答：

(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)方程式：___________________。

(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知，1 mol CO(g)和1 mol H₂(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學(xué)據(jù)此認為“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)蓋斯定律作出如上循環(huán)圖：

并據(jù)此認為“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”。

請分析：甲、乙兩同學(xué)觀點正確的是____________(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是__________。

(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，請列舉其中的兩個優(yōu)點______________。

(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(yīng)，合成上述______________(填序號)物質(zhì)時，可以滿足“綠色化學(xué)”的要求，完全利用原料中的原子，實現(xiàn)零排放。

Answer 1

(1)C(s)+H₂O(g)====CO(g)+H₂(g)；ΔH=+131.5 kJ·mol^-1

(2)乙  甲同學(xué)忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量(或ΔH₁=ΔH₂+ΔH₃且ΔH₂＞0)

(3)①減少污染、②燃燒充分、③方便、④直接燃燒水煤氣熱量大

(4)②④

解析：(1)據(jù)蓋斯定律將反應(yīng)（1）－反應(yīng)（2）－反應(yīng)（3）即得C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)的熱化學(xué)方程式。

(2)雖然1 mol CO(g)和1 mol H₂(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多但由碳轉(zhuǎn)化為水煤氣需要吸收熱量，能量是守恒的。

(3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料避免了固體燃燒不充分，減少了池染物的排放，使用方便、熱值高。據(jù)“綠色化學(xué)”的要求原子利用率為100％，可知化學(xué)式為C_nH_2nO_n，故可選②④。