Question

将煤转化为水煤气的主要化学反应为C（石墨，s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）．已知：C（石墨，s）、H₂（g）和CO（g）的燃烧热分别是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、283.0kJ/mol；H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol．
请回答下列问题：
（1）根据以上数据，写出C（石墨，s）与水蒸气反应的热化学反应方程式：

C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol

．
（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（石墨，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燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出如图1所示循环图，并据此认为“煤转化为水煤气后再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”．

请评价甲、乙两同学的观点，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

．
（3）人们把拆开1mol化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．已知：石墨、O₂分子中化学键的键能分别是460.7kJ/mol、497kJ/mol，则C=O键的键能为

1136.3

kJ/mol．
（4）炼铁高炉中可将煤转化为CO再还原铁的氧化物，已知炼铁过程中有下列热化学方程式：
①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol
②Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.4kJ/mol
由FeO固体得到Fe固体和CO₂气体时对应的△H约为

-218.0

kJ/mol．
（5）水煤气也是重要的有机化工原料．CO和H₂在一定条件下可以合成甲醛，能满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放．该反应过程的能量变化如图2所示．该反应属于

吸热

（填“吸热”或“放热”）反应，该反应的△H=

反应物质的总能量-生成物的总能量

．

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）根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能来解答；
（4）根据盖斯定律来解答；
（5）根据吸热反应中生成物的总能量大于反应物的总能量，反应热=反应物质的总能量-生成物的总能量；

解答：解：（1）①C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol
        ②CO（g）+l/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0 kJ/mol 
        ③H₂（g）+l/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
        ④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol．
根据盖斯定律，①-②-③+④得：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案为：C（石墨，s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/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）C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol，石墨中每个碳原子与其他3个碳原子形成共价键，1个石墨中形成3个共价键，1个氧气中含有1个O=O，1个CO₂中含有2个C=O，则△H=460.7kJ/mol×3+497kJ/mol-2×E（C=O）=-393.5 kJ/mol，E（C=O）=1136.3kJ/mol，故答案为：1136.3；
（4）Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol      ①
    3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol    ②
   Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ/mol       ③
①×3-②-③×2得
 6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（s）+6CO₂（g）△H=（-24.8kJ/mol）×3-（-47.2kJ/mol）-（+640.5kJ/mol）×2=-1308.0kJ/mol，
即 CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0kJ/mol 
故答案为：-218.0
（5）吸热反应中生成物的总能量大于反应物的总能量，反应热=反应物质的总能量-生成物的总能量，故答案为：吸热，反应物质的总能量-生成物的总能量；

点评：本题主要考查了盖斯定律的应用，难度不大，根据课本知识即可完成．