Question

将煤转化为水煤气的主要化学反应为：
C+H₂O

高温  .

CO+H₂
C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃烧的热化学方程式为：
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
请回答：
（1）根据以上数据，写出C（s）与水蒸气反应的热化学反应方程式：

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

．
（2）比较反应热数据可知，1mol CO（g）和1mol H₂（g）完全燃烧放出的热量之和比1mol C（s）完全燃烧放出的热量多．甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出下列循环图（见图）：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”．
请分析：甲、乙两同学观点正确的是

乙

（填“甲”或“乙”）；判断的理由是

甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量（或△H₁=△H₂+△H₃且△H₂＞0）

．
（3）将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点

减少污染

，

燃烧充分

．
（4）水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料．
CO和H₂在一定条件下可以合成：①甲醇、②甲醛、③甲酸、④乙酸．
试分析当CO和H₂按1：1的体积比混合反应，合成上述

②④

（填序号）物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放．

Answer 1

分析：（1）先根据燃烧热写出热化学方程式，然后根据盖斯定律来解答；
（2）根据盖斯定律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的；也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关．即如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同；根据煤转化为水煤气要吸收热量；
（3）增大可燃物与氧气的接触面积或增大氧气的浓度可以促进可燃物的燃烧；
（4）根据氧化还原反应的特点和题目中绿色化学的信息来完成该题的解答．

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，
根据盖斯定律，①-②-③+④得：C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 kJ/mol，
故答案为：C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 kJ/mol；
（2）化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关．即如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同；煤转化为水煤气要吸收热量，
故答案为：乙；甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量；
（3）通过改变对煤粉的加工，使煤与空气的接触面积增大，燃烧更充分，减少污染物的排放，
故答案为：①减少污染 ②燃烧充分；
（4）“绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H₂在一定条件下按照1：1反应，则只要各选项中的化学式能化为形式（CO）₁（H₂）₁，都是正确的．
①甲醇（CH₄O）可变为（CO）₁（H₂）₂，所以①不符合要求；
②甲醛（CH₂O）可变为（CO）₁（H₂）₁，②符合要求；
③甲酸（CH₂O₂） 不能变为（CO）₁（H₂）₁的形式，所以理论上③不符合要求；
④乙酸（C₂H₄O₂）可变为（CO）₂（H₂）₂，所以理论上④符合要求．
故选：②④．

点评：本题主要考查了盖斯定律的应用，同时渗透了绿色化学的理念，属于知识迁移应用的题目，难度不大．