Question

11．“西氣東輸”是西部開發(fā)的重點工程，這里的氣體是指天然氣，其主要成分是甲烷．工業(yè)上將碳與水在高溫下反應制得水煤氣，水煤氣的主要成分是CO和H₂，兩者的體積比約為1：1．已知1mol CO氣體完全燃燒生成CO₂氣體放出283kJ熱量，1molH₂完全燃燒生成液態(tài)水放出286kJ熱量；1molCH₄ 氣體完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水放出890kJ熱量．
（1）寫出H₂完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學反應方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1，若1molCH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和水蒸氣，放出的熱量＜890kJ（填“＞”、“=”或“＜”）
（2）忽略水煤氣中其它成分，相同狀況下若得到相等的熱量，所需水煤氣與甲烷的體積比約為3.1：1；燃燒生成的CO₂ 的質(zhì)量比約為1.55：1．
（3）以上數(shù)據(jù)和計算說明，以天然氣代替水煤氣作民用燃料，突出的優(yōu)點是熱值高，污染�。�

Answer 1

分析 （1）結(jié)合熱化學方程式書寫方法，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應焓變；液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水吸熱；
（2）水煤氣中主要成分是CO和H₂，二者的體積比為l：l，l mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和氣態(tài)水放出802kJ熱量，結(jié)合熱化學方程式計算熱量之比；
（3）相同物質(zhì)的量的天然氣和水煤氣，天然氣燃燒放出的熱量多，燃燒產(chǎn)生的污染少．

解答 解：（1）1mol H₂完全燃燒生成液態(tài)水放出286kJ熱量，所以H₂完全燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1；1mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水放出890kJ熱量，液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水吸熱，所以相同條件下，1mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和水蒸氣，放出的熱量小于890kJ；
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1；＜；
（2）依據(jù)熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566KJ/mol；水煤氣中主要成分是CO和H₂，二者的體積比為l：l，1molCH₄燃燒放熱890kJ，1molCO、H₂混合氣體放熱$\frac{283+286}{2}$kJ=284.5kJ，相同狀況下若得到相等的熱量，所需水煤氣與甲烷的體積比約為$\frac{Q}{284.5}$：$\frac{Q}{890}$=3.1：1，燃燒生成的CO₂的質(zhì)量比約為$\frac{3.1×\frac{1}{2}×44}{1×44}$=1.55：1； 
故答案為：3.1：1；1.55：1；
（3）以上數(shù)據(jù)和計算說明，相同物質(zhì)的量的天然氣和水煤氣，天然氣燃燒放出的熱量多，即熱值高，燃燒產(chǎn)生的溫室氣體CO₂少，故答案為：熱值高，污染小．

點評 本題主要考查了熱化學方程式書寫，反應熱量的計算應用，燃燒特征的比較分析，注意反應中的熱量與物質(zhì)的量成正比，題目難度中等．