Question

11．“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气体是指天然气，其主要成分是甲烷．工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H₂，两者的体积比约为1：1．已知1mol CO气体完全燃烧生成CO₂气体放出283kJ热量，1molH₂完全燃烧生成液态水放出286kJ热量；1molCH₄ 气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水放出890kJ热量．
（1）写出H₂完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1，若1molCH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气，放出的热量＜890kJ（填“＞”、“=”或“＜”）
（2）忽略水煤气中其它成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为3.1：1；燃烧生成的CO₂ 的质量比约为1.55：1．
（3）以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是热值高，污染小．

Answer 1

分析 （1）结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变；液态水变为气态水吸热；
（2）水煤气中主要成分是CO和H₂，二者的体积比为l：l，l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和气态水放出802kJ热量，结合热化学方程式计算热量之比；
（3）相同物质的量的天然气和水煤气，天然气燃烧放出的热量多，燃烧产生的污染少．

解答 解：（1）1mol H₂完全燃烧生成液态水放出286kJ热量，所以H₂完全燃烧生成气态水的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1；1mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水放出890kJ热量，液态水变为气态水吸热，所以相同条件下，1mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气，放出的热量小于890kJ；
故答案为：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1；＜；
（2）依据热化学方程式：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；水煤气中主要成分是CO和H₂，二者的体积比为l：l，1molCH₄燃烧放热890kJ，1molCO、H₂混合气体放热$\frac{283+286}{2}$kJ=284.5kJ，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为$\frac{Q}{284.5}$：$\frac{Q}{890}$=3.1：1，燃烧生成的CO₂的质量比约为$\frac{3.1×\frac{1}{2}×44}{1×44}$=1.55：1； 
故答案为：3.1：1；1.55：1；
（3）以上数据和计算说明，相同物质的量的天然气和水煤气，天然气燃烧放出的热量多，即热值高，燃烧产生的温室气体CO₂少，故答案为：热值高，污染小．

点评 本题主要考查了热化学方程式书写，反应热量的计算应用，燃烧特征的比较分析，注意反应中的热量与物质的量成正比，题目难度中等．