Question

合成气(CO和H₂为主的混合气体)不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制备合成气的方法有多种，用甲烷制备合成气的反应为：

①CH₄(g)+O₂(g)====CO(g)+2H₂(g)   ΔH₁＝-36 kJ·mol^-1

②CH₄(g)+H₂O(g)====CO(g)+3H₂(g)   ΔH₂＝+216 kJ·mol^-1

(1)氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为

___________________________________________________________________。

(2)现有1 mol由H₂O(g)与O₂组成的混合气，且O₂的体积分数为x，将此混合气与足量CH₄充分反应。

①若x＝0.2，反应①放出的能量为________ kJ。

②若x＝0.5，反应①与②______(填“放出”或“吸收”)的总能量为_____kJ。

③若x＝________时，反应①与②放出(或吸收)的总能量为0。

Answer 1

【解析】(1)由①-②得：H₂(g)+O₂(g)====H₂O(g)  ΔH＝-252 kJ·mol^-1。(2)①若x＝0.2，则n(O₂)＝0.2 mol，反应①放出的热量为0.2× kJ＝

14.4 kJ；②若x＝0.5，则n(O₂)＝0.5 mol，n(H₂O)＝0.5 mol，反应①放出的热量为36 kJ，反应②吸收的能量为0.5 mol×216 kJ·mol^-1＝108 kJ，反应吸收的总能量为108 kJ-36 kJ＝72 kJ；③由反应①和②可知，当O₂与H₂O的物质的量之比为3∶1时，反应①与②放出的总能量为0。

答案：(1)2H₂(g)+O₂(g)====2H₂O(g)   ΔH＝-504 kJ·mol^-1

(2)①14.4   ②吸收   72   ③0.75