题目内容
（2010?南通模拟）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：
已知1mol H2O （g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．则CH4和水蒸气在高温下反应生成1mol H2的反应热为
（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
（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：
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？
（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 |
+68.7kJ/mol
+68.7kJ/mol
．（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
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
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
．| 反应温度/℃ | 平衡常数 | 反应温度/℃ | 平衡常数 |
| 0 | 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
| ||
| ||
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？
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
需要焦炭3.0 t、甲烷4.0 t
．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．
| 1 |
| 2 |
②CO（g）+
| 1 |
| 2 |
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．
| 1 |
| 2 |
②CO（g）+
| 1 |
| 2 |
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
| +206.1kJ/mol |
| 3 |
（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
| ||
12 28 2
m（C）
CH4+H2O
| ||
16 28 6
m（CH4）
得方程
| 28m(C) |
| 12 |
| 28m(CH4) |
| 16 |
| 2m(C) |
| 12 |
| 6m(CH4) |
| 16 |
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．
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