Question

“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的“气”是指天然气，其主要成分是甲烷．水煤气中主要成分是CO和H₂，二者的体积比为l：l．已知：在120℃和一个大气压下，H-H键能为436kJ/mol，O=O键能为496kJ/mol，H-O键能为463kJ/mol；1mol CO气体完全燃烧生成CO₂气体放出283kJ热量；l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和气态水放出802kJ热量．
（1）写出120℃和一个大气压下，H₂完全燃烧生成气态水的热化学方程式

 

；
（2）相同条件下，若l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水，放出的热量

 

802kJ；（选填“＞”、“=”、“＜”）
（3）忽略水煤气中其他成分，燃烧等体积的CH₄和水煤气，所得热量之比约为

 

；
（4）请结合以上计算结果，叙述相比于水煤气，天然气作为燃料的两个优点：

 

．

Answer 1

分析：（1）依据键能计算反应焓变，焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，结合热化学方程式书写方法写出，标注物质聚集状态和对应焓变；
（2）气态水变为液态水放热；
（3）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；
（4）依据燃烧等体积的气体产生的热量多；产生等量的热量CO₂排放量少；CO有毒；以天然气代替水煤气有利于保护环境等因素分析判断；

解答：解：（1）120℃和一个大气压下，H-H键能为436kJ/mol，O=O键能为496kJ/mol，H-O键能为463kJ/mol；依据化学方程式2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g），△H=436×2+496-463×4=-484KJ；H₂完全燃烧生成气态水的热化学方程式2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1；
故答案为：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1；
（2）l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和气态水放出802kJ热量，气态水变化为液态放热，所以相同条件下，l mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水放热大于802KJ；
故答案为：＞；
（3）依据热化学方程式2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802KJ/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802KJ，1molCO、H₂混合气体放热

283+242

2

KJ，则燃烧等体积的CH₄和水煤气，所得热量之比=802：

283+242

2

=3.1：1
故答案为：3.1：1； 
（4）依据热化学方程式计算分析可知等，燃烧等体积甲烷和混合气体水煤气，甲烷放热多，一氧化碳有毒，以天然气代替水煤气有利于保护环境；
故答案为：燃烧等体积的气体产生的热量多；产生等量的热量CO₂排放量少；CO有毒；以天然气代替水煤气有利于保护环境；

点评：本题考查了热化学方程式书写，焓变计算，反应热量变化的计算应用，燃烧特征的比较分析，题目难度中等．