题目内容
利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于有机合成是目前工业生产的重要途径．回答下列问题：（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH4+H2O═CO+3H2．部分物质的燃烧热数据如下表：
| 物 质 | 燃烧热 |
| H2（g） | -285.8 |
| CO（g） | -283.0 |
| CH4（g） | -890.3 |
（2）用CO和H2在一定条件下合成甲醇：CO+2H2?CH3OH．工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，其可能原因是______．
| 反应温度/℃ | 平衡常数 | 反应温度/℃ | 平衡常数 |
| 667.30 | 200 | 1.909×10-2 | |
| 100 | 12.92 | 300 | 2.42×10-4 |
CH2=CH2
HOCH2CH2CHO 
HOCH2CH2CH2OH某化工厂已购得乙烯11.2t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得：
C+H2O
CO+H2 CH4+H2O 
CO+3H2假设在生产过程中，反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%．且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%，计算至少需要焦炭、甲烷各多少吨，才能满足生产需要？______．
【答案】分析：（1）①H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol，
②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ/mol，
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，
④H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol，
由盖斯定律可知，③+④-①×3-②得CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；
（2）由数据可知，温度越大，平衡常数越小及反应速率、压强对转化率的影响来分析；
（3）由给出的反应得出关系式C2H4 ～CO～H2 ～HOCH2CH2CHO及反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应来计算．
解答：解：（1）①H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol，
②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ/mol，
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，
④H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol，
由盖斯定律可知，③+④-①×3-②得CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ/mol，
则CH4和水蒸气在高温下反应生成1mol H2的反应热为
=+68.7kJ/mol，故答案为：+68.7kJ/mol；
（2）由数据可知，温度越大，平衡常数越小，从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率，
故答案为：从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率；
（3）反应②中 C2H4 ～CO～～～～～～～H2 ～～～HOCH2CH2CHO
28 28 2 74
2t m（CO）×80% m（H2）×80% m（HOCH2CH2CHO）
则m（CO）=14 t、m（H2）=1.0 t、m（HOCH2CH2CHO）=29.6t，
反应③中 HOCH2CH2CHO～H2
74 2
29.6t m（H2）×80%
则m（H2）=1.0t，
反应②、③中共需CO14 t、H22.0 t，
又C+H2O
CO+H2
12 28 2
m（C）
CH4+H2O
CO+3H2
16 28 6
m（CH4）
得方程
+
=14t和 
+
=2.0t，
解得m（C）=3.0 t、m（CH4）=4.0t，
故答案为：需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t．
点评：本题为综合题，考查知识点涉及盖斯定律计算、化学反应的计算、影响化学平衡和反应速率的因素，注重高考热点及知识的迁移应用，题目难度较大，尤其对于多个反应的计算，为学生解答的难点和易错点．
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol，②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ/mol，③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，
④H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol，
由盖斯定律可知，③+④-①×3-②得CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；
（2）由数据可知，温度越大，平衡常数越小及反应速率、压强对转化率的影响来分析；
（3）由给出的反应得出关系式C2H4 ～CO～H2 ～HOCH2CH2CHO及反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应来计算．
解答：解：（1）①H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol，②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ/mol，③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，
④H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol，
由盖斯定律可知，③+④-①×3-②得CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ/mol，
则CH4和水蒸气在高温下反应生成1mol H2的反应热为
=+68.7kJ/mol，故答案为：+68.7kJ/mol；（2）由数据可知，温度越大，平衡常数越小，从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率，
故答案为：从平衡常数与温度的变化关系可知该反应为放热反应，温度低，甲醇的产率高，但反应速率慢，经济效益低；又因为该反应是气体体积缩小的反应，采用稍高的压强有利于提高原料气的转化率；
（3）反应②中 C2H4 ～CO～～～～～～～H2 ～～～HOCH2CH2CHO
28 28 2 74
2t m（CO）×80% m（H2）×80% m（HOCH2CH2CHO）
则m（CO）=14 t、m（H2）=1.0 t、m（HOCH2CH2CHO）=29.6t，
反应③中 HOCH2CH2CHO～H2
74 2
29.6t m（H2）×80%
则m（H2）=1.0t，
反应②、③中共需CO14 t、H22.0 t，
又C+H2O
CO+H2 12 28 2
m（C）
CH4+H2O
CO+3H216 28 6
m（CH4）
得方程
+=14t和 +=2.0t，解得m（C）=3.0 t、m（CH4）=4.0t，
故答案为：需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t．
点评：本题为综合题，考查知识点涉及盖斯定律计算、化学反应的计算、影响化学平衡和反应速率的因素，注重高考热点及知识的迁移应用，题目难度较大，尤其对于多个反应的计算，为学生解答的难点和易错点．
练习册系列答案
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利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径．（12分）利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题：
（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH4＋H2O＝CO＋3H2。部分物质的燃烧热数据如下表：
| 物 质 | 燃烧热（kJ·mol－1） |
| H2(g) | －285.8 |
| CO(g) | －283.0 |
| CH4(g) | －890.3 |
已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式 。
（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1 molN2、3 mol H2，，此时N2的转化率为a。则平衡时NH3的浓度为 。
（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下：
某化工厂已购得乙烯11.2 t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得：
C+H2OCO+H2 CH4+H2O
CO+3H2
假设在生产过程中，反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%，计算至少需要焦炭 吨、甲烷 吨，
才能满足生产需要。
O＋3H2。部分物质的燃烧热数据如下表：
4.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式 
。
CO+H2 CH4+H2O